Problema n° 5 de calorimetría - TP03
Enunciado del ejercicio n° 5
En un calorímetro con 500 g de agua a 18 °C se introducen 150 g de cobre a 100 °C. Si la temperatura final es de 20,2 °C, ¿cuál es el calor específico del cobre?
Desarrollo
Datos:
m1 = 500 g (agua) = 0,50 kg
ti1 = 18 °C
m2 = 150 g (cobre) = 0,15 kg
ti2 = 100 °C
tf = 20,2 °C
ce1 = 1 kcal/kg·°C (agua)
Fórmulas:
Q = m·ce·(tf - ti) (1)
Solución
En el equilibrio térmico la temperatura final de la mezcla obviamente es única:
tf1 = tf2 = tf
Para resolver el problema planteamos las ecuaciones de cantidad de calor (Q) para cada componente:
Q1 = m1·ce1·(tf1 - ti1) (3) para el agua.
Q2 = m2·ce2·(tf2 - ti2) (4) para el cobre
Debemos tener en cuenta que la temperatura final del cobre es menor que su temperatura inicial, por lo tanto:
Q1 = m1·ce1·(tf - ti1) (3) para el agua.
Q2 = m2·ce2·(ti2 - tf) (4) para el cobre
Planteamos el equilibrio:
Q1 = Q2
m1·ce1·(tf - ti1) = m2·ce2·(ti2 - tf)
Despejamos el calor específico del cobre (ce2):
ce2 = | m1·ce1·(tf - ti1) |
m2·(ti2 - tf) |
Reemplazamos por los datos:
ce2 = | 0,50 kg·1 kcal/kg·°C·(20,2 °C - 18 °C) |
0,15 kg·(100 °C - 20,2 °C) |
Hacemos las cuentas:
ce2 = | 0,5 kcal/°C·2,2 °C |
0,15 kg·79,8 °C |
ce2 = | 1,1 kcal |
11,97 kg·°C |
Resultado, el calor específico del cobre es:
ce2 = 0,0912 kcal/kg·°C
Ejemplo, cálculos de cantidad de calor con calorímetro de masas
Autor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
San Martín. Buenos Aires. Argentina.
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