Laboratorio de Calorimetría de Taza de Café

Introducción

El agua es esencial para la vida en la Tierra. Muchas cosas hacen que el agua sea importante para sustentar la vida, pero una propiedad física es el calor específico , la cantidad de calor que se necesita para cambiar la temperatura de 1 gramo (g) de una sustancia en 1 grado Celsius (C). En resumen, si una sustancia tiene un calor específico alto, se necesita mucho calor para cambiar la temperatura. El agua tiene un calor específico alto, 4,196 J / g grados C, lo que significa que cambia de temperatura muy lentamente. Esto es bueno para la vida en la Tierra porque nuestros océanos pueden absorber mucha radiación del Sol sin hervir. El calor específico se puede calcular usando la ecuación:

Ecuación de calor específico

Un dispositivo llamado calorímetro puede medir el calor transferido entre dos sustancias. Con los datos recopilados a través del calorímetro, puede calcular el calor específico de una sustancia. Antes de comenzar, considere lo que sucede cuando se coloca un objeto caliente en un baño de agua fría. ¿A dónde va el calor?

Materiales

• Escala para medir masa
• Dos vasos de poliestireno de 6 onzas
• Cinta adhesiva
• Una muestra de metal, como una moneda o un clip
• Cilindro graduado
• Agua
• Olla para calentar agua
• Tenazas
• Guantes de cocina
• Termómetro
• Pieza cuadrada de cartón de 4 »
• cuchillo exacto
• Un revuelo para mezclar el agua.
• Cuaderno para registrar sus resultados

Pasos

1. Para construir el calorímetro, tome una taza de poliestireno y colóquela dentro de la otra. Luego, use su cuchillo Exacto para cortar el cartón en un círculo que se acomode en la parte superior de la taza. Tenga cuidado de no cortarlo demasiado pequeño. Es importante que la taza esté sellada para el experimento. 2. Corte dos pequeños agujeros en el cartón que se ajustarán al batidor y al termómetro y colóquelos en los agujeros. Selle cualquier espacio con cinta adhesiva. 3. Ahora, use su cilindro graduado para medir 150 ml de agua. Cada ml es igual a un gramo, así que registre la masa de agua utilizada como 150 g en su cuaderno. Vierta esto en su calorímetro. 4. Toma la masa de tu metal usando la balanza y anótala en tu cuaderno. 5. Mida la temperatura inicial del agua. 6. Hervir una olla con agua y agregar el metal. Espere 5 minutos para que el metal se caliente. Dado que el agua hierve a 100 grados C, registre la temperatura inicial del metal en su computadora portátil como 100 grados C también. 7. Ahora coloque el metal en el calorímetro y cierre rápidamente el cartón. Envuelva una capa de cinta alrededor del borde para asegurar la tapa. Gire el batidor para mezclar el agua.

Configuración del experimento

8. Cuando la temperatura deja de cambiar, el sistema está en equilibrio. Registre esta temperatura como la temperatura final en su cuaderno.

Solución de problemas

Asegúrese de que su calorímetro esté bien sellado. Si el calor se escapa a los alrededores, no obtendrá una temperatura final precisa y, por lo tanto, un calor específico inexacto. También asegúrese de remover el agua constantemente, para que toda el agua pueda absorber el calor del metal.

Preguntas de discusión

¿Qué pasó con la temperatura cuando colocaste el metal en el agua? ¿Por qué cambió la temperatura del agua? ¿En qué dirección se movía el calor? ¿Cuáles son las limitaciones de este experimento? ¿Podría pensar en una forma de obtener mediciones más precisas?

Cómo funciona

Si un sistema está aislado del entorno, como nuestro calorímetro, el calor perdido por un objeto debe ser ganado por el otro. El calor es un tipo de energía, llamada energía térmica . La energía nunca se crea ni se destruye debido a la conservación de la energía . Por lo tanto, el calor perdido por un objeto debe ser ganado por el otro en nuestro sistema. El calor siempre fluye desde donde hay más calor hacia donde hay menos calor, porque el mundo quiere estar en equilibrio, o en equilibrio . Entonces, cuando el metal caliente se colocó en el agua, el calor pasó del metal al agua. Entonces, ¿cómo nos ayuda esto a calcular el calor específico? Bueno, como sabemos que el calor ganado por el agua debe ser igual al calor perdido por el metal, podemos unir las dos ecuaciones para el calor específico:

El calor perdido por el metal es igual al calor ganado por el agua

Conocemos el calor específico del agua, 4.186 J / g grados C, la masa y el cambio de temperatura para ambos objetos. La única variable desconocida es c para el metal, que es el calor específico. Con algo de álgebra básica, puedes resolver c y encontrar el calor específico.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador