Fisica General Burbano

CALORIMETRÍA 317
lente en agua. Para hallar éste se hace una previa calorimetría con un cuerpo de calor específico
conocido (generalmente se mezclan agua caliente y fría).
Para determinar el calor específico de los líquidos se ponen éstos en el calorímetro en vez del
agua empleada en la determinación anterior y se introduce en él un cuerpo sólido de calor específico
conocido. También puede emplearse agua en el interior del calorímetro e introducir en ella
una ampollita con el líquido siempre que se conozca el equivalente en agua de la ampolla.
PROBLEMAS: 1al 7.
XV – 6. Calorímetro de Bunsen
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Se basa el calorímetro de Robert Wilhem Bunsen (1811-1899), en la disminución de volumen
que experimenta el hielo al fundirse. Un depósito de vidrio en el que ajusta un tubo de ensayo,
está lleno de agua y su fondo con mercurio que llena, en parte, el tubo E (Fig. XV-3). Se procede,
primeramente, a formar una capa de hielo alrededor de T, para lo cual se pone éter en él y su evaporación
produce el enfriamiento necesario. Cuando funde hielo el mercurio retrocede en E.
¿Cuántas calorías hace falta que se desprendan en el tubo para que el mercurio retroceda una
de las divisiones de la escala E? Para hacer tal determinación se introduce en el tubo T una masa
M 1
de agua conocida, a una temperatura t 1
, la cual se enfriará hasta 0 ºC desprendiendo M 1
t 1
calorías.
Si el mercurio retrocede en E, n 1
divisiones y Q es el número de calorías que corresponden
al retroceso de una división, se habrá de verificar:
quedando, así, calibrado el calorímetro.
Introducido en el tubo un cuerpo de masa m, a temperatura t, cuyo calor específico queremos
determinar, si el mercurio retrocede en E, n divisiones, se verificará:
XV – 7. Calores específicos de un gas
Para elevar un grado la temperatura de un gramo de gas, se puede hacer de muy diversas formas:
a volumen constante, a presión constante o variando ambas magnitudes de cualquier forma.
Un gas tiene infinitos calores específicos de los cuales los más interesantes son: c p
(a presión constante)
y c v
(a volumen constante); siempre se verifica que c p
> c v
.
El calentar a un gas un grado, es pasar de la isoterma a temperatura T a la correspondiente a
(T + 1); si los valores particulares de la presión y volumen del gas a calentar son p 1
y V 1
, el calentamiento
a presión constante hace pasar de V 1
a V 2
sin modificar p 1
; y a volumen constante pasar
de p 1
a p 2
(paralela al eje p) sin modificar V 1
; en el gráfico observamos la posibilidad de otros infinitos
pasos (Fig. XV-4).
CALOR MOLAR DE UN GAS es la cantidad de calor necesaria para elevar a un mol, un grado su
temperatura (a presión constante, a volumen constante o en las condiciones que se especifiquen).
con lo que las expresiones de los valores específicos molares a volumen constante (c v
) y a presión
constante (c p
) serán:
c
v
1 dQ
1
c p
n dT
n
=
F H G
Mt nQ Q Mt
11= 1 ⇒ =
n
mct = nQ ⇒ c =
I F
=
KJ H G
luego la expresión de las cantidades de calor, en cada caso, para elevar a n moles de gas T
grados, es:
∆Q = nc ∆T ∆Q = nc ∆T
p p v v
La determinación del calor específico de un gas a presión constante –c p
– se realiza de la
siguiente forma: un depósito contiene gas comprimido; por un tubo provisto de una llave y
un manómetro se deja salir el gas siempre a la misma presión; la llave de paso sirve para
graduar la presión del gas que sale, y para mantenerla constante, siguiendo las indicaciones
del manómetro. El gas pasa por un serpentín, introducido en agua caliente, que eleva
su temperatura hasta un valor determinado; el gas caliente pasa por otro serpentín introducido
en un calorímetro con agua fría en el que se determinan las variaciones de temperatura;
se gradúa la velocidad de paso del gas para que sus temperaturas inicial y final permanezcan
constantes durante el lapso de tiempo en que realizamos las medidas. M = masa total
en agua del calorímetro; m = masa gas; ∆t = variación de temperatura en el calorímetro;
∆t′ =diferencia entre las temperaturas inicial y final del gas.
nQ
mt
11
1
dQ
dT
I
KJ
v = cte
p = cte
CALORES ESPECÍFICOS DE GASES A PRESIÓN
Y A VOLUMEN CONSTANTE (J/ kg · K)
Gas (20 ºC) c p
c v
Cloro
Oxígeno
Nitrógeno
Helio
Hidrógeno
Fig. XV-3.– Calorímetro de Bunsen.
Fig. XV-4.– Calores específicos de un
gas.
Aire seco
Freón
Dióxido de carbono
Acetileno
Amoníaco
Metano
00 480
00 917
01 038
05 230
14 320
01 005
00 590
00 837
01 680
02 160
02 200
00 356
00 656
00 741
03 210
10 160
00 717
00 522
00 647
01 366
01 650
01 695