ndice

1. Resumen.1
2. Introduccin2
3. Montaje Experimental7
3.1.Materiales y equipos7
3.2.Diagrama de flujo.11
4. Anlisis y Discusin de resultados...12
4.1.Cuestionario..13
5. Conclusiones y Recomendaciones14
6. Referencias Bibliogrficas.14
7. Linkografa.15
8. Anexos....16
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

Lista de figuras

Figura 1. Termometro..2
Figura 2. Temperatura en el agua. ...................................................................................... 3
Figura 3. Equivalente en agua del calorimeto..5
Figura 4. Calor especifico de solido. .................................................................................. 6
Figura 5. LabQuest 2........................................................................................................... 7
Figura 6. Calorimetro con agitador ..................................................................................... 8
Figura 7. Sensor de Temperatura. ....................................................................................... 8
Figura 8. Placa calefactora. ................................................................................................. 9
Figura 9. Rejilla de Asbestos .............................................................................................. 9
Figura 10. Vaso de precipitados........................................................................................ 10
Figura 11. Balanza digital ................................................................................................. 10

pg. ii
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

1. Resumen

La prctica de laboratorio realizada tuvo como tema principal el Equivalente en agua de

un calormetro el cual se refiere a la cantidad de agua con la cual podemos reemplazar el
vaso medidor, el termmetro y el agitador. Dicha prctica tuvo como objetivo general,
estudiar y entender cmo se conserva la energa en un calormetro. Asimismo, los objetivos
especficos fueron, identificar el equivalente en agua de un calormetro; as como,
determinar la temperatura de equilibrio entre el calormetro y el agua caliente, adems, de
determinar la influencia del recipiente durante los cambios calorficos entre las masas en
su interior. La ejecucin del experimento tuvo como primer paso, limpiar y seca, tanto
interiormente, como exteriormente el calormetro, despus se procede a medir la masa del
calormetro (vaco) , seguidamente, colocamos el agua en el vaso de precipitacin y se
calienta (el agua) , posteriormente, vertimos el agua caliente en el calormetro y lo cerramos
. Inmediatamente, medimos la temperatura de equilibrio y anotamos los resultados,
asimismo, mediremos con ayuda de la balanza al colormetro con el agua caliente.
Seguidamente, vertimos agua fra en el vaso de precipitacin del mismo volumen que la
del agua caliente y procedemos a verter el agua fra en el calormetro, lo tapamos y lo
agitamos suavemente hasta que las temperaturas se establezcan y alcancen el equilibrio.
Finalmente, al igual que en el procedimiento anterior, llevamos el calormetro con todo el
contenido a la balanza y se registra la masa total y de ese modo se repite dos veces ms el
procedimiento.

pg. 1
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

2. Introduccin

Equivalente en agua de un calormetro

1. Temperatura:

La temperatura es la sensacin fsica que nos produce un cuerpo cuando entramos en

contacto con l.
Observamos cambios en los cuerpos cuando cambian su temperatura, por ejemplo, la
dilatacin que experimenta un cuerpo cuando incrementa su temperatura. Esta propiedad
se usa para medir la temperatura de un sistema. Pensemos en los termmetros que consisten
en un pequeo depsito de mercurio que asciende por un capilar a medida que se
incrementa la temperatura.

01:

2. Calor

Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto

trmico, despus de un cierto tiempo, alcanzan la condicin de equilibrio en la que ambos
cuerpos estn a la misma temperatura. Un fenmeno fsico anlogo son los vasos
comunicantes.

2.1.Calormetro: equivalente en agua

El recipiente donde se realizan las experiencias en las que se producen variaciones de calor
se llama calormetro.
Se trata de un recipiente que contiene el lquido en el que se va a estudiar la variacin del
calor y cuyas paredes y tapa deben aislarlo al mximo del exterior.

pg. 2
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

2.2.Equivalente en agua de un calormetro

Cuando un lquido contenido en un calormetro recibe calor (energa) la absorbe, pero

tambin la absorben las paredes del calormetro. Lo mismo sucede cuando pierde energa.
Esta intervencin del calormetro en el proceso se representa por su equivalente en agua:
su presencia equivale a aadir al lquido que contiene los gramos de agua que asignamos a
la influencia del calormetro y que llamamos "equivalente en agua". El "equivalente en
agua" viene a ser "la cantidad de agua que absorbe o desprende el mismo calor que el
calormetro".
= +
1 = 2 + 0

Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B,

>

Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A. En

el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura

>

A eleva un poco su temperatura hasta que ambas se igualan.

02:

Cuando un sistema de masa grande se pone en contacto con un sistema de masa pequea
que est a diferente temperatura, la temperatura de equilibrio resultante est prxima a la
del sistema grande.

pg. 3
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

Decimos que una cantidad de calor se transfiere desde el sistema de mayor temperatura
al sistema de menor temperatura.

La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura ..

La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorfica del sistema.

= .

Si los cuerpos A y B son los dos componentes de un sistema aislado, el cuerpo que est a
mayor temperatura transfiere calor al cuerpo que est a menos temperatura hasta que ambas
se igualan
Si: >

El cuerpo A cede calor: = . ( ), entonces < 0

El cuerpo B recibe calor: = . ( ), entonces < 0

Como:

+ = 0

La temperatura de equilibrio, se obtiene mediante la media ponderada

La capacidad calorfica de la unidad de masa se denomina calor especfico c. C=mc

La frmula para la transferencia de calor entre los cuerpos se expresa en trminos de la

masa m, del calor especfico c y del cambio de temperatura.

Q=mc.(Tf -Ti)

Donde Tf es la temperatura final y Ti es la temperatura inicial.

pg. 4
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente

frmula

Q=mc(Tf-Ti)

Donde m es la masa, c es el calor especfico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura

final

Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0

Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q>0

La experiencia se realiza en un calormetro consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto,

convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con
dos orificios por los que salen un termmetro y el agitador.

Supongamos que el calormetro est a la temperatura inicial T0, y sea

mv es la masa del vaso del calormetro y cv su calor especfico.

mt la masa de la parte sumergida del termmetro y ct su calor especfico
ma la masa de la parte sumergida del agitador y ca su calor especfico
M la masa de agua que contiene el vaso, su calor especfico es la unidad

2.3.Determinacin del equivalente en agua del calormetro

03:

Se ponen M gramos de agua en el calormetro, se agita, y despus de un poco de tiempo,

se mide su temperatura T0. A continuacin, se vierten m gramos de agua a la temperatura
T. Se agita la mezcla y despus de un poco de tiempo, se mide la temperatura de equilibrio
Te.

Como el calormetro es un sistema adiabticamente aislado tendremos que

pg. 5
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

( + )( 0 ) + ( ) = 0

( )
= .

2.4.Determinacin del calor especifico del slido

04:

1. Se pesa con una balanza una pieza de material slido de calor especfico c desconocido,
resultando m su masa. Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la temperatura T.
2. Se ponen M gramos de agua en el calormetro, se agita y despus de poco de tiempo,
se mide su temperatura T0.
3. Se deposita rpidamente la pieza de slido en el calormetro. Se agita, y despus de un
cierto tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio Te.

Se apuntan los datos y se despeja c de la frmula que hemos deducido en el primer

apartado.

( + )( 0 )
=
. ( )

pg. 6
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

3. Montaje Experimental

3.1. Materiales, equipos e instrumentos utilizados

LabQuest 2
Este dispositivo es de la marca Vernier, dicho instrumento es independiente y verstil,
utilizado para la recoleccin de datos mediante sensores, presenta una aplicacin
integrada de grficos y anlisis. Adems, su pantalla tctil hace que sea ms fcil para la
recoleccin y anlisis de datos de los experimentos. Tambin, proporciona grficos en
tiempo real y la visualizacin de datos de los sensores en vivo y permite el estudio de los
ajustes lineales y de curvas.

05: 2
pg. 7
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

Calormetro con agitador

El recipiente donde se realizan las experiencias en las que se producen variaciones de
calor se llama calormetro. Se trata de un recipiente que contiene el lquido en el que se
va a estudiar la variacin del calor y cuyas paredes y tapa deben aislarlo al mximo del
exterior. Un termo de paredes dobles con vaco entre ellas es en principio un calormetro
aceptable para el rigor de nuestras experiencias. El termo se llama vaso Dewar y lleva el
nombre del fsico y qumico escocs James Dewar pionero en el estudio de las bajas
temperaturas. Tiene una tapa aislante y perforada para introducir un termmetro y un
agitador.

06:

Sensor de Temperatura
Un tipo de especial de restato de estado slido, conocido como resistencia trmica. Se
usa para captar lquido refrigerante, y en algunos sistemas la, temperatura de aire
tambin.

07:
pg. 8
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

Cocina elctrica
Llamado tambin placa calefactora, la cual es un pequeo aparato de sobremesa, porttil
y autnomo, que posee uno o ms elementos de calefaccin elctrica, y que se emplea
para calentar recipientes con lquidos, de forma controlada. Se utilizan generalmente para
calentar el material de vidrio o su contenido. Poseen un selector de potencia que permite
ajustar la emisin trmica y el tiempo necesario para calentar un determinado recipiente.

08:

Rejilla de Asbesto
La Rejilla de Asbesto es la encargada de repartir la temperatura de manera uniforme
cuando esta se calienta con un mechero. Para esto se usa un trpode de laboratorio, ya que
sostiene la rejilla mientras es calentada. Los minerales de Asbesto tienen fibras largas y
resistentes que se pueden separar y son suficientemente flexibles como para ser
entrelazadas, resistiendo altas temperaturas.

09:

pg. 9
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

Vaso de Precipitados:
Un vaso de precipitado es un recipiente cilndrico de vidrio borosilicatado fino que se
utiliza muy comnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias
y traspasar lquidos. Son cilndricos con un fondo plano; se les encuentra de varias
capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros. Este hecho de Prex y sus volmenes de
500 ml

10:

Balanzas digitales
Son instrumentos de pesaje de funcionamiento no automtico que utilizan la accin de la
gravedad para determinacin de la masa. Se compone de un nico receptor de carga
(plato) donde se deposita el objeto para medir.

11:

pg. 10
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

3.2 Diagrama de flujo

Se limpia y se seca
tanto interiormente
como exteriormente el
calormetro

Se mide la masa del

calormetro.

Se coloca el agua en el
vaso de precipitacin y
se procede a calentarlo

Se vierte el contenido
en el calormetro y se
mide la temperatura de
equilibrio

Se llena con agua fra

el vaso de
precipitacin, se anota
su temperatura y se
vierte en el calormetro

Se tapa y agita
suavemente hasta que se
estabilicen y equilibren
las temperaturas

Se mide la masa del

calormetro con agua fra
pg. 11
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

4. Anlisis y Discusin de Resultados

Qu informacin nos proporciona el valor de la K?

Al encontrar K, la cual es la masa de agua con una capacidad calorfica igual a la del
calormetro podemos, determinar el calor especfico por gramo del cuerpo en cuestin
a partir delas masas y temperaturas
Si usted calienta un anillo delgado circular en el horno, el oficio del anillo se
hace ms grande o ms pequeo?

Un objeto slido, en este caso el anillo, a manera que se incrementa la temperatura, este
se expande. Cuando calientas el anillo0 estamos hablando de dilatacin superficial, por
lo tanto se dilata en todas sus direcciones, tanto hacia afuera como hacia dentro, as que
si se dilata hacia adentro el agujero se hace ms pequeo.

El calor especfico del agua es bastante grande. Explique por qu este hecho
hace del agua particularmente adecuada para sistemas de calefaccin

Pues el agua para empezar es un fluido lquido muy abundante (esto lo hace barato) y usarlo
es una buena opcin siempre que cumpla el resto de requisitos. Para la calefaccin en
particular es una buena opcin porque su punto de ebullicin es relativamente bajo y
gracias al calor especfico que posee es bastante alto en el estado lquido. El calor especfico
es la energa(calor) que se le debe suministrar a un material para aumentar su temperatura,
as al agua se le deber suministrar mayor calor para aumentar su temperatura que a
muchos otros lquidos, entonces el agua es una materia ms estable, a nivel de temperatura,
cosa que puede haber favorecido la formacin de la vida en la Tierra, ya que posee una
gran cantidad de agua que evita que la temperatura cambie de manera drstica.

pg. 12
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

4.1. Cuestionario
Qu indican los resultados?
Indican que K es la masa de agua con una capacidad calorfica igual a la del calormetro.
No puede ser negativo porque una masa negativa no tiene sentido fsico; adems, tanto la
masa del calormetro como su calor especfico son positivos, al igual que el calor
especifico del agua. Su valor depende, como se desprende de lo dicho anteriormente, de
la masa del calormetro y de su calor especfico.
Qu se ha encontrado?
Encontramos la temperatura de equilibrio y mediante respectivos clculos podemos
obtener el equivalente en agua de un calormetro.
Qu es importante de los resultados obtenidos?
El calormetro experimenta todos los cambios de temperatura necesarios hasta alcanzar el
equilibrio, y, por tanto, es preciso hacerle intervenir en los balances trmicos del clculo.
Por otro lado, el sistema en cuestin es invariable en su composicin qumica y masa, lo
que nos permite determinar la cantidad de calor precisa para elevar su temperatura 1 C,
que siempre ser la misma. El nmero de gramos de esta masa se llama equivalente en
agua del calormetro y constituye su caracterstica ms importante.
Qu ambigedades existen?
No se calienta por completo la temperatura los slidos.
No se mide bien la temperatura.
Se puede evitar el error experimental?
Se debe usar una rejilla de asbesto al momento de calentar el agua para que el calor se
distribuya por toda la olla.
Procurar que la llama del mechero no sea muy fuerte; adems debe mantenerse uniforme
Para medir adecuadamente la temperatura debemos agitar bien el agua que contiene el
recipiente.
De qu fue resultado el error experimental?
De la toma de tiempo.
En caso de ser resultado del diseo del experimento cmo es posible
mejorar el experimento?
El calormetro debe estar calorifugado (debe ser lo ms adiabtico posible).

pg. 13
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

4. Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones
Hemos concluido que:
Aprendimos y estudiamos como se conserva la energa en un calormetro,
mezclando el agua caliente con la fra, comprobando que sus energas se
conservan.
Comprendimos como lograr el equilibrio entre el calormetro y el agua cliente, a
partir de las masas y las ecuaciones que se dan por las temperaturas individuales.
Al encontrar K, la cual es la masa de agua con una capacidad calorfica igual a la
del calormetro podemos, determinar el calor especfico por gramo del cuerpo en
cuestin a partir delas masas y temperaturas
El recipiente que contiene el lquido juega un rol importante dentro de los
cambios calorficos pues en algunos casos tanto aumenta su volumen, lo que
afectara en la medicin de las masas.

Recomendaciones

Los estudiantes deben ser cuidadosos con la medid del temperatura de equilibrio
entre el calormetro y el agua caliente.
Se debe medir adecuadamente y con la precisin necesaria a temperatura a la que
se calent el vaso de precipitacin con el agua dentro.
Medir con precisin la masa del calormetro solo y con lquidos dentro de l, para
de e manera evitar copiar datos errneos.
Anotar ordenadamente los datos y de ser necesario verificarlos, as como la
realizacin de los clculos para evitar errores.

pg. 14
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO FSICA II

5. Linkografa

Fsica Estadstica y Termodinmica. (2002). Obtenido de

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm
Instrumentos de laboratorio. (2 de marzo de 2015). Obtenido de
http://instrumentosdelaboratorio.org/soporte-universal
M. M., & M. S. (2004). Material del uso en el laboratorio. En biologa del suelo.
Argentina: REUN.
Milenium, D. (2002). Obtenido de http://www.darwin-
milenium.com/estudiante/fisica/Temario/Tema6.htm
Raymond, S. A., & Jewett, J. W. (2008). Fisica para ciencias e ingenieria. En S. A.
Raymond, & J. W. Jewett, Fisica para ciencias e ingenieria (pgs. 148-149).
Mexico: Cengage Learning.
Teleformacion . (2001). Obtenido de
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Calo
r/calorimetro.htm

pg. 15