Ejercicio resuelto de termodinámica
Determinación de la capacidad térmica específica de un metal por el método de mezclas
Ejercicio 4 · Lección 2 — Historia de la termodinámica y la calorimetría
- calorimetría
- método de mezclas
- capacidad térmica específica
- calorímetro
- equivalente en agua
Enunciado
Como ya hacía Joseph Black en el siglo XVIII, se desea medir la capacidad térmica específica de un metal desconocido mediante el método de mezclas. Se calienta una muestra de masa hasta y se sumerge rápidamente en un calorímetro que contiene de agua, con , inicialmente a . La temperatura de equilibrio medida es . Al principio se desprecia la capacidad térmica del recipiente, el agitador y el termómetro.
- Escribir la conservación de la energía del sistema aislado formado por el metal y el agua, dejando como única incógnita.
- Deducir la expresión de y calcularla. ¿A qué metal usual corresponde aproximadamente? Valores de referencia en : aluminio , hierro , cobre , plomo .
- El recipiente absorbe en realidad parte del calor. Se modela mediante un equivalente en agua : el calorímetro se comporta como una masa adicional de agua. Recalcular y comentar el sentido de la corrección.
- ¿Por qué es esencial sumergir rápidamente la muestra y aislar bien el calorímetro del aire ambiente?
Indicación
Solución detallada
2. Por tanto, Este valor es muy próximo al del cobre. La corrección aumenta : al despreciar el recipiente se subestimaba el calor realmente cedido por el metal y, por tanto, su capacidad térmica específica.