Acerca de este experimento
Añade un sólido a un calorímetro de vaso de café y compara el calentamiento con el enfriamiento. El instrumento relaciona el avance de la disolución con una temperatura medida, en lugar de tratar la temperatura como si fuera el calor. Varía la agitación, la capacidad calorífica del vaso y el intercambio de calor para ver por qué una lectura tardía del termómetro puede no reflejar el cambio de temperatura adiabático.
Objetivos de aprendizaje
- Distingue entre disolución exotérmica y endotérmica.
- Calcula el calor almacenado tanto en la solución como en el calorímetro.
- Tenga en cuenta el intercambio de calor con el ambiente durante una medición de temperatura en función del tiempo.
Cómo usarlo
- 1Añada cloruro de calcio anhidro y registre la curva inicial de calentamiento.
- 2Repita el experimento con cloruro de amonio y compare el signo del cambio de temperatura.
- 3Fije en cero la transferencia de calor con el ambiente y compare la temperatura final con la predicción adiabática.
- 4Aumente el intercambio de calor, prolongue el experimento y explique por qué la temperatura vuelve a acercarse a la temperatura ambiente incluso después de que se completa la disolución.
El modelo
Supuestos
- Las entalpías de disolución fijas y redondeadas son −81,3 kJ/mol para el CaCl₂ anhidro y +14,8 kJ/mol para el NH₄Cl; las masas molares son 110,98 y 53,49 g/mol. Se excluyen los hidratos y la dependencia de la concentración.
- La mezcla completa tiene un calor específico de 4,18 J/(g·K), al que se añade la capacidad calorífica del vaso seleccionado. El líquido y el vaso comparten una temperatura uniforme y parten de la temperatura ambiente.
- La fracción disuelta es 1 menos exp(-kt), donde k = 0,025 multiplicado por (1 más el ajuste de agitación) por segundo. El intercambio de calor de Newton utiliza la conductancia seleccionada. La solución acoplada de temperatura es analítica y se conservan los signos de la transferencia de calor.
Pruébalo en clase
- Q1¿Por qué el cambio de temperatura por sí solo no basta para comparar el calor entre distintas masas de agua?
- Q2¿Por qué un proceso endotérmico puede tener una transferencia de calor negativa hacia la habitación?
Preguntas frecuentes
¿Por qué la misma sal produce cambios de temperatura diferentes con distintas masas de agua?
El calor liberado o absorbido se distribuye en una capacidad calorífica total diferente.
¿Por qué la transferencia de calor a la habitación es a veces negativa?
Cuando la disolución endotérmica enfría el vaso por debajo de la temperatura ambiente, la habitación aporta calor al vaso. Por lo tanto, el calor con signo que sale del vaso es negativo.