En un calorímetro que contiene 800 g de agua a 7 °C se sumerge una esfera de 100 g de cierto material que se encuentra a 100 °C. Si la temperatura de equilibrio es de 12 °C, ¿cuál es el calor específico del material investigado? — ¿Cuánto calor ha cedido la esfera?
Respuestas
Respuesta:
Análisis y desarrollo:
Es un ejercicio de equilibrio térmico, con aumento de temperatura y calor específico.
Fórmula para calor cedido o absorbido:
Q = ce × m ×(tf - ti)
Donde:
Q: Calor cedido o ganado
ce: calor especifico
m: masa del cuerpo
(tf - ti): diferencial de temperatura
a) Calor especifico del material
Ahora bien, el calorímetro no cede calor, por lo cual el calor que cede la esfera va a ser absorbido por el agua. En forma de ecuación:
Qesfera = Qagua
Despejamos el calor especifico de la fórmula:
ce(es) × m(es) × (tf - ti)_{esfera}
esfera
= ce(ag) × m(ag) × (tf - ti)_{agua}
agua
Despejamos ce(es):
ce(es)= \frac{ce(ag) * 800g * (tf - ti)}{m(es)*(tf-ti)}ce(es)=
m(es)∗(tf−ti)
ce(ag)∗800g∗(tf−ti)
ce(es)= \frac{1cal/gC * 800g * (12- 7)C}{100g*(100-12)C} =0.4545ce(es)=
100g∗(100−12)C
1cal/gC∗800g∗(12−7)C
=0.4545 cal/(g ºC)
b) Calor cedido por la esfera
El calor cedido por la esfera es el que gana el agua, lo calculamos ya conociendo el calor especifico del material, entonces:
Q = 0.4545 cal/(g ºC) × 100g ×(12 - 100)°C
Q = 0.4545 cal/(g ºC) × 100g × -88°C
Q = - 4000 J
Hay que considerar que la esfera perdió calor (cedió), pasando de 100 a 12 °C