Problema nº 1 de calorimetría, cantidad de calor con calorímetro de masas - TP01
Enunciado del ejercicio nº 1
Calcular el calor específico del mercurio si se introducen 0,2 kg del mismo a 59 °C en un calorímetro con 0,37 kg de agua a 24 °C y la temperatura de equilibrio térmico es de 24,7 °C.
Desarrollo
Datos:
m₁ = 0,2 kg (mercurio)
m₂ = 0,37 kg (agua)
tᵢ₁ = 59 °C (mercurio)
tᵢ₂ = 24 °C (agua)
tf1 = tf2 = tf = 24,7 °C
cₑ₂ = 1 kcal/kg·°C (agua)
Fórmulas:
Q = m·cₑ·(tf - tᵢ)
∑Q = 0 (condición de equilibrio térmico)
Solución
El proceso ocurre en un calorímetro, por lo tanto, "no hay intercambio de calor con el medio" Expresamos la condición de equilibrio con las 2 ecuaciones de cantidad de calor y con los signos correspondientes:
∑Q = 0
∑Q = m₁·cₑ₁·(tf1 - tᵢ₁) + m₂·cₑ₂·(tf2 - tᵢ₂) = 0
∑Q = m₁·cₑ₁·(tf - tᵢ₁) + m₂·cₑ₂·(tf - tᵢ₂) = 0
m₁·cₑ₁·(tf - tᵢ₁) + m₂·cₑ₂·(tf - tᵢ₂) = 0
A continuación despejamos el calor específico (cₑ₂):
m₁·cₑ₁·(tf - tᵢ₁) = -m₂·cₑ₂·(tf - tᵢ₂)
Reemplazamos por los valores y resolvemos:
Sabiendo que la temperatura final del mercurio es inferior a su temperatura inicial:
Este cambio de signo explica la dirección de la transferencia de calor del cuerpo con más energía al cuerpo con menos energía.
Resolvemos:
Resultado, el calor específico del mercurio es:
cₑ₂ = 0,0378 kcal/kg·°C
Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina
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Ejemplo, cálculos de cantidad de calor con calorímetro de masas