La mayoría de los estudiantes ya sabrá que una cuchara en una taza de espuma de cacao se calienta pero la taza no lo hace porque el calor se transfiere más fácilmente a la cuchara. Un calorímetro también está hecho de una taza aislada que limita la pérdida de calor del sistema incluso más que una taza de espuma regular. Esto les permite a los estudiantes completar experimentos precisos de transferencia de calor. El calor y la temperatura no son las mismas cosas. El calor es la energía total de un material, calculada multiplicando la temperatura, la masa y el calor específico del material. Dado que la energía térmica se transfiere al mezclar materiales, la tasa de intercambio de calor entre los dos materiales depende de la masa y el calor específico de cada material.
Experimento básico de calorímetros: transferencia de calor del agua
Medir la masa del calorímetro vacío con un equilibrio. Registre en una tabla de datos.
Vierta agua fría, sin hielo, en el calorímetro hasta que esté un tercio lleno. Encuentra la masa total del calorímetro y el agua fría. Registre la masa en la tabla de datos.
Coloque la tapa sobre el calorímetro y presione un termómetro a través de la ranura en la tapa. Asegúrese de que el termómetro llegue al agua.
Repita los pasos uno, dos y tres, esta vez con agua caliente. El agua caliente debe tener un mínimo de 50 grados Celsius.
Vierta el agua caliente del Calorímetro en el agua fría en el segundo Calorímetro. Cierre rápidamente la tapa para reducir la pérdida de calor no deseada.
Presione el termómetro a través del orificio de la tapa y observe la temperatura del agua mezclada. Una vez que la temperatura deje de cambiar, registre en la tabla de datos.
Repita el experimento dos veces con diferentes masas de agua.
Haga cálculos completos para encontrar la masa total de agua caliente y fría. Calcule el cambio de temperatura del agua fría después de mezclar. Repita con los datos de agua caliente.
Usando esta información, calcule la energía calorífica del agua fría usando la siguiente ecuación: La energía calorífica del agua fría es igual a la masa de agua fría multiplicada por el cambio de temperatura del agua fría, multiplicada por el calor específico del agua que es una caloría por gramo. Repita con agua caliente, usando datos de agua caliente para determinar su energía térmica final.
Encuentre la energía térmica del agua mezclada calculando la masa y la temperatura de la mezcla y multiplique por el calor específico del agua.
Consejo
El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo del material en un grado Celsius. Extienda este experimento transfiriendo arandelas metálicas calientes en una taza de agua fría teniendo en cuenta que cada material tiene su propio calor específico. Extiéndalo agregando diferentes cantidades o temperaturas iniciales de agua fría o caliente para mostrar la temperatura y la transferencia de calor con efecto de masa.
Advertencia
Use gafas de seguridad y guantes resistentes al calor.
