Laboratorio de calorimetría y entalpía

El laboratorio de calorimetría y entalpía es una simulación térmica interactiva de química en 3D donde los estudiantes realizan experimentos de calorimetría en vaso de poliestireno. Un calorímetro aislado con corte transversal contiene una masa elegida de agua a 20.0 grados Celsius equipada con una varilla agitadora motorizada y una sonda de termómetro digital. Suspendida arriba hay una muestra de metal cilíndrica caliente (aluminio, hierro, cobre u oro) cuya masa y temperatura inicial se controlan mediante controles deslizantes. Cuando la muestra se sumerge en el baño de agua, paquetes de energía térmica brillantes se irradian desde el metal hacia el agua mientras un gráfico de Temperatura vs Tiempo en 3D en tiempo real traza curvas de enfriamiento y calentamiento que convergen en la temperatura de equilibrio exacta Tf.

• Mantén la masa de la muestra en 85 g y la temperatura inicial de la muestra en 125 °C, luego cambia el material de la muestra entre aluminio, hierro, cobre y oro para comparar cuánto eleva cada uno la temperatura del agua.
• Observa por qué el aluminio (c = 0.897 J/g·°C) produce más de seis veces el aumento de la temperatura del agua que una masa igual de oro (c = 0.129 J/g·°C).
• Arrastra el cilindro de metal caliente hacia arriba fuera del agua del calorímetro para recalentarlo, luego déjalo caer de nuevo en el vaso para iniciar una nueva ejecución de enfriamiento.
• Duplica la masa de agua de 100 g a 200 g y verifica cómo el depósito térmico más grande reduce el cambio de temperatura ΔT.
• Utiliza las lecturas en vivo para la masa de agua, ΔT y el calor transferido q para verificar la ecuación de calorimetría q = m · c · ΔT.

1. 1Aplica la conservación de la energía (-q_muestra = +q_agua) para calcular la transferencia de calor y la temperatura de equilibrio final en un calorímetro.
2. 2Usa la ecuación de calor específico q = m · c · ΔT para determinar la capacidad calorífica específica desconocida de una muestra de metal.
3. 3Explica por qué una sustancia con mayor capacidad calorífica específica experimenta un cambio de temperatura menor para una cantidad dada de calor transferido.
4. 4Interpreta un gráfico doble de enfriamiento y calentamiento de temperatura-tiempo a medida que dos cuerpos se acercan al equilibrio térmico.

Preguntas frecuentes de los docentes