Determinacion Del Calor Especifico Del Etanol
Determinacion Del Calor Especifico Del Etanol
Determinacion Del Calor Especifico Del Etanol
Atars Huerta, Lorena (loathue@tal.upv.es) Departamento de Tecnologa de Alimentos ETSIAMN (Universidad Politcnica de Valencia)
2 Introduccin
El calor especfico (c) de una sustancia se define como la energa calorfica necesaria para que una cierta masa de esa sustancia, que inicialmente se encuentra a una cierta temperatura, eleve sta en un cierto incremento de temperatura [1]. As pues, las dimensiones de esta magnitud son
Energa masa incremento de T
Las unidades que se tienen en el numerador son normalmente julios o caloras (las unidades de energa ms utilizadas). La equivalencia entre ambas es 1cal = 4.18J[2]. Las unidades de incremento de temperatura pueden ser, indistintamente, C o K, ya que un aumento de temperatura de 1C equivale a un aumento de temperatura de 1K. El flujo de calor que debe recibir una cierta masa de un fluido para aumentar su temperatura en un cierto incremento de T se calculara segn la siguiente ecuacin:
Q = m c T
Donde: Q es el flujo de calor m es la masa de sustancia T es el incremento de temperatura que sufre esa sustancia La misma ecuacin se utilizara para calcular el flujo de calor desprendido por una cierta masa de una sustancia que se enfra. El calor especfico del agua es 1cal/gC [3]. Este valor es anormalmente alto debido a las peculiaridades de esta sustancia. A modo de ejemplo, calculemos el flujo de calor que sera necesario si tuviramos 53g de agua inicialmente a 26C y deseramos aumentar su temperatura hasta 82C.
Q = m c T = 53g 4.18
Esa misma cantidad sera el flujo de calor desprendido por 53g de agua que inicialmente se encuentra a 82C y se enfra hasta 26C.
3 Objetivos
Con la redaccin de este artculo docente se persigue que los alumnos adquieran la capacidad de: Comprender el fundamento del mtodo de las mezclas Hallar el calor especfico de una sustancia utilizando el mtodo de las mezclas
4 Desarrollo
Para comenzar, en el apartado 4.1. se va a exponer el fundamento del mtodo de las mezclas, un mtodo sencillo e intuitivo para la determinacin del calor especfico de una sustancia. Este mtodo consiste en la mezcla de la sustancia problema con otra sustancia de calor especfico conocido. A modo de ejemplo, supondremos que la sustancia cuyo calor especfico queremos determinar es etanol (inicialmente fro), y la sustancia de calor especfico conocido es agua (inicialmente caliente). En el segundo subapartado (4.2.) se va a describir el procedimiento experimental que se seguira para dicha determinacin, haciendo nfasis en las precauciones necesarias para la obtencin de resultados fiables.
Q ganado = Q cedido
Como ya se ha comentado en la introduccin, cada flujo de calor puede calcularse como el producto de la masa por el calor especfico por el incremento de temperatura (Q = m c T). En adelante, vamos a utilizar el subndice 1 para hacer referencia al fluido inicialmente fro (etanol, de calor especfico desconocido) y el subndice 2 para el fluido inicialmente caliente (agua, de calor especfico conocido).
m 1 c 1 (Te T1 ) = m 2 c 2 (T2 Te )
Ambos incrementos de temperatura se han considerado positivos (T2>Te>T1), puesto que al hablar de calor ganado y calor cedido el criterio de signos es innecesario. En esta ecuacin, la nica incgnita es c1, puesto que el calor especfico del agua es conocido, las masas de ambos fluidos se determinan antes
de realizar la mezcla, y todas las temperaturas (de ambos fluidos inicialmente y de la mezcla de ambos al final) se han de determinar experimentalmente. Vayamos ahora un paso ms all. Hasta aqu habamos considerado que el calor cedido por el agua equivala al recibido por el etanol. En realidad, hay un tercer elemento tomando parte en el intercambio de calor: el propio calormetro. Considerar al calormetro como un elemento que cede o que toma calor depende del procedimiento experimental que se siga. Supongamos que decidimos introducir en el calormetro el fluido caliente en primer lugar. En ese caso, el calormetro tomara la temperatura del fluido caliente y consideraramos que el conjunto de ambos cedera calor al fluido fro. As pues, la aportacin del calormetro se debera tener en cuenta de este modo:
Es conveniente repetir el procedimiento experimental como mnimo tres veces, de modo que se obtenga cc como el valor promedio de las tres determinaciones. El valor de cc suele ser bastante pequeo y por lo tanto el error experimental puede hacer que se obtengan valores negativos, que por supuesto no tienen sentido fsico y debern despreciarse.
5 Cierre
En este objeto de aprendizaje se han expuesto los fundamentos del mtodo de las mezclas, un procedimiento sencillo y muy intuitivo para obtener el calor especfico de una sustancia. Se ha ejemplificado este procedimiento suponiendo que la sustancia problema es etanol. Se ha descrito la necesidad de la calibracin del calormetro como paso previo a la obtencin de resultados fiables.
6 Bibliografa
[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico [2] http://es.wikipedia.org/wiki/Caloria [3] http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_de_agua [4] http://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADmetro