LABORATORIO DE FLUIDOS

ANÁLISIS y CÁLCULOS


Defina la caloría, el calor específico de una sustancia y la capacidad calorífica de un cuerpo.

CALORIA:
Se define la caloría como la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua pura, desde 14,5 °C a 15,5 °C, a una presión normal de una atmósfera. Una caloría (cal) equivale exactamente a 4 julios (J),1 mientras que una kilocaloría (kcal) es exactamente 4,1868 kilojulios (kJ).
CALOR ESPECÍFICO: 
 Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra minúscula).

CAPACIDAD CALORIFICA
Es la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra   (mayúscula).
Por lo tanto, el calor específico es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa, esto es  donde  es la masa de la sustancia.
sTiene sentido hablar de la capacidadcalorífica de una sustancia?
Si tiene sentido puesto que la capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.

sPor qué es usual expresar la capacidad calorífica de un calorímetro en “gramos de agua”?
Por que la temperatura es directamente proporcional a la cantidad de agua en gramos.




Describa como utilizaría un calorímetro de agua para determinar el calor específico de una sustancia sólida. Escriba las ecuaciones correspondientes.

Para utilizar el calorímetro primero tendríamos que medir la masa del recipiente solo y luego con agua, después retiramos la masa del agua fría. Luego masamos el calorímetro, medimos la temperatura del agua fría; introducimos la masa del sólido al agua caliente y medimos la temperatura. Finalizando hacemos la mezcla de agua caliente y el agua fría, medimos la temperatura de equilibrio.
Aplicamos la ecuación de





































Analice los resultados obtenidos y exponga las conclusiones que considere importantes.

En el análisis de resultados observamos que cuando lamasa m1 de 250cm3 de agua a una temperatura de 19 C en el calorímetro interactúa con una masa de agua m2 de 300cm3 a una temperatura de 70 C la masa m1 de agua gana una cantidad de calor de 7199.82 cal, mientras que la masa m2 cede una cantidad de calor de 7200 cal, es decir la cantidad de calor intercambiado entre las dos masas que teóricamente debería ser igual, tuvo un margen de diferencia de 0.18 cal, esto debido a que el calorímetro, el termómetro, el agitador, y algunos factores externos absorben calor en la dinámica de la experimentación. Esto es, cuando un sistema con una masa m1, se pone en contacto con un sistema con una masa m2, donde m2>m1, que está a diferente temperatura, fluye calor entre ellos hasta alcanzar una temperatura de equilibrio próxima a la del sistema de masa mayor; se dice entonces que una cantidad de calor aˆ†Q se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura.

Observando que la cantidad de calor Q que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el frío, responde a la expresión: (copiar formula 1

Despejar C:

Notamos que la Capacidad Calorífica de un cuerpo es la razón de la cantidad de calor que se le cede a dicho cuerpo en unatransformación cualquiera con la correspondiente variación de temperatura. La Capacidad Calorífica depende de la masa del cuerpo, de su composición química, de su estado termodinámico y del tipo de transformación durante la cual se le cede el calor. Así observamos que el flujo de calor es proporcional a la masa y a la variación de temperatura.
En esta práctica experimental para obtener unos datos más cercanos a los teóricos los cuales se hacen en espacios más controlados y con aparatos de alta tecnología, es necesario tener precauciones para que el intercambio de calor en el calorímetro se realice en condiciones de suficiente aislamiento térmico; puesto que si las pérdidas son considerables no será posible aplicar la ecuación de conservación de la energía Q1 = - Q2 y si ésta se utiliza los resultados estarán afectados de un importante error. Notamos que en este caso, los resultados nos muestran que Q1=7199 cal, Q2= -7200 cal, el cual presenta un error que podría ser no muy “considerable”.
Es importante mencionar que el agua como un elemento importante en el desarrollo de la experiencia posee una capacidad calorífica muy elevada, puesto que fue necesaria una gran cantidad de calor para ir aumentando su temperatura.