FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

CALORIMETRÍA

Estudiantes:

Bravo Sarmiento, Yanira Rosemary Brenneisen Quiroz, Javier Alfredo Brignole Caro, Al Guillermo Cabezas Orellana, Diego Carlos

Grupo: 07L

2010-II

INTRODUCCIÓN

La calorimetría se encarga de medir el calor en una reacción química o un cambio físico usando un calorímetro. La calorimetría indirecta calcula el calor que los organismos vivos producen a partir de la producción de dióxido de carbono y de nitrógeno (urea en organismos terrestres), y del consumo de oxígeno.

PARTE EXPERIMENTAL

MATERIALES

- Frasco termo (Calorímetro de mezclas)- Termómetro - Agua- Muestras metálicas

PROCEDIMIENTO

Primera parte:

MEDIDA DEL EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORÍMETRO

1. Colocar 300g de agua (M=300g), a temperatura ambiente, en el Frasco termo o calorímetro. Agitar y después de 3 minutos medir la temperatura T0 con el termómetro.

2. En un vaso de precipitados colocar 150g de agua (m= 150g) y calentarla (utilizando la cocinilla eléctrica). Luego de 6 minutos retirar de la cocinilla el vaso de precipitados con el agua caliente.

3. Medir la temperatura T de agua caliente (dejar el termómetro por lo menos un minuto) e inmediatamente colocar el agua dentro del Frasco Termo. Agitar la mezcla con el agitador de vidrio y después de 3 minutos medir la temperatura de equilibrio Te.

Como el calorímetro o Frasco termo se considera un sistema aislado que no emite ni absorbe calor del exterior, se cumple el Principio de Conservación de la cantidad de calor. Es decir:

Aquí K representa el equivalente en agua del calorímetro y será despejado de la ecuación anterior, obteniéndose:

Segunda parte:

DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO (Muestra de plomo)

1. Colocar 50g (M=50g) a temperatura ambiente en el calorímetro. Agitar y después de 2 minutos medir la temperatura To con el termómetro.

2. Pesar en una balanza la muestra de plomo, de calor específico desconocido. La masa en gramos de esta muestra la llamaremos m. A continuación, la muestra de plomo (amarrada a un hilo) introducirla en un vaso de precipitados con agua y poner a hervir el agua con la cocinilla eléctrica. Cuando el vaso hierve se coloca el termómetro y se le deja unos minutos hasta que la temperatura del termómetro ya no aumente más. Esta temperatura la denominaremos T.

Qganado + Qperdido = 0

(M + K). Ce agua. (Te – To) + m. Ce agua. (Te – To) = 0

K = m(T – Te) - M

(Te – To)

K = 150g (60 º C – 32 º C ) – 300g = 50g

(32ºC – 20ºC)

3. Retirar rápidamente la muestra de plomo del agua hirviendo e introducirla en el calorímetro o termo. Agitar la mezcla con el agitdor de vidrio y medir la temperatura de equilibrio Te.

Nuevamente, como el Frasco termo se considera un sistema aislado que no emite ni absorbe calor del exterior, se cumple que:

Despejando Ce plomo de esta última ecuación se obtiene:

SITUACIONES PROBLEMÁTICAS

1.- ¿Cómo crees que nuestro cuerpo autorregula su consumo energético tanto en invierno como en verano para mantener su temperatura constante?

El hombre necesita energía para mantener su temperatura corporal constante (termostasis), para atender al trabajo de ciertos órganos y glándulas que nunca paran, para crecer en cierta época de la vida o reponer el desgaste diario de sus tejidos y para realizar esfuerzos musculares. Esta energía necesaria se obtiene de las sustancias nutritivas llamadas principios inmediatos, contenidas en los alimentos como los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas.

Qganado + Qperdido = 0

(M + K). Ce agua. (Te – To) + m. Ce plomo. (Te – To) = 0

Ce plomo = (M + K) Ce agua( Te – To)

m(T – Te)

Ce plomo = (50g + 50g) 1Cal ( 22 ºC – 20 ºC ) = 0.16345

16.1g (98ºC – 22ºC)

Para mantener la temperatura corporal es necesario que haya un balance entre la producción de calor y su disipación. Durante el verano, nuestro cuerpo tiende a perder cantidades significativas de calor para poder mantenerse en equilibrio con la temperatura externa. Esta perdida la realiza a través del sudor, de la evaporación.

En cambio, en invierno, hay una mayor generación de calor por parte de nuestro organismo. Disminuir la superficie corporal expuesta al frío es una estrategia para conservar la energía. De la misma manera, generamos calor en forma de ejercicio muscular involuntario, como tiritones, y ejercicio muscular voluntario

2.- ¿Sabes a que temperatura mínima (en el medio externo) ha soportado un ser humano y no ha muerto? Investiga y relata algunos casos si fuera necesario.

La temperatura mínima que ha soportado un ser humano sin fallecer ha siso en la base rusa Vostok en la Antártida. En ese lugar se a registrado una temperatura mínima de -89 grados centígrados. S in embargo estas personas que viven en este ambiente usan protección contra el frio para aislar el calor y evitar que este se esparza en el espacio.

Por otro lado, los jugadores de rugby chilenos cuyo avión se estrello en al cordillera de los andes soportaron temperaturas más de 20 grados bajo cero. Estos al contrario no contaban con protección ni aislamiento alguno siendo de este modo los efectos del frio mucho más acentuados.

3.- ¿Cuáles son las partes y funciones de un termo o calorímetro de mezclas?

1. Regulador de presión: que es como una válvula que libera la presión dentro del termo y la libera gradualmente para que este no altere los datos del último componente del calorímetro

2. Termómetro: que es para saber la temperatura del contenido3. Aislante: forma parte del recipiente4. Reacción: Es el contenido del termo o calorímetro

4.- ¿Por qué si pones una botella de agua a la congeladora ésta puede romperse?

La mayoría de líquidos disminuyen su volumen al congelarse, sin embargo el agua se expande. Esto se debe a que las moléculas de agua se dilatan y aumentan la fuerza de cohesión entre ellas, también disminuye su densidad, de forma que el líquido se expande aumentando su volumen, y como no hay más espacio la presión se incrementa debido a la fuerza que ejercen sus moléculas en todas direcciones y por consiguiente el recipiente explota.

5.- ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?

El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. Esta energía viene de la vibración molecular que posee todo cuerpo o sustancia.

La temperatura es la energía cinética promedio de las moléculas de un cuerpo. La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. La temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño.

Diferencias:

Los cuerpos siempre tienen temperatura pero nunca calor. El calor es la energía que se transfiere cuando dos cuerpos están a diferente temperatura.

La temperatura no es energía ni se transfiere. Para que un sistema produzca calor tiene que tener dos o más cuerpos a distinta

temperatura. Para que un sistema tenga temperatura basta con un solo cuerpo. Medimos la temperatura en ºC o en ºk. El calor lo medimos en calorías o en Joules.

OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES

En el primer experimento “medida del equivalente en agua de un calorímetro”, observamos que luego de realizar las mezclas de agua indicadas, con una proporción determinada de cada una, cumplió el principio de conservación de la cantidad de calor. Ya que el calorímetro es un sistema aislado que no emite ni absorbe calor.

En el segundo experimento “determinación del calor específico de un sólido”, utilizamos una pequeña barra de plomo, apreciamos que el plomo al ser calentado junto al agua, va a adquirir una temperatura alta pero no va a igualar a la temperatura del agua, posteriormente al mover el plomo caliente al calorímetro, la temperatura de este varia en pequeña proporción.

En conclusión, comprobamos que el calor depende del movimiento interno de las moléculas que se demostró con la agitación del calorímetro, donde hubo un incremento en la excitación molecular donde el agua aumento de temperatura. También llegamos al resultado que la materia posee un calor en equilibrio ya que dos objetos o más, normalmente se transfieren mutuamente energía térmica de manera cíclica

BIBLIOGRAFÍA

CROMER, ALAN “FÍSICA PARA LAS CIENCIAS DE LA VIDA”Editorial Reverté Segunda Edición 2004

http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_961533918