¿Cómo funciona un calorímetro y una bomba calorimétrica?

5. Resolución de ejercicios: Ejemplo 1

5.2. Ejemplo 3

Una fuente térmica transfiere 3,358 kJ a un calorímetro que contiene 50,00 g de agua. La temperatura del agua y del calorímetro, inicialmente a 22,34 °C aumenta hasta 36,74 °C. 

El calor específico (Ce) del agua líquida es de 4,18 J/g.°C. La densidad del agua líquida es 1,00 g/mL.

Calcular la capacidad calorífica del calorímetro.

• Identificar los datos que da la letra:
  

Ce _agua = 4,18 J/g.°C

V_agua = 50,00 mL

d_{agua líquida} = 1,00 g/mL

Ti = 22,34 °C

Tf = 36,74 °C

ΔT= Tf - Ti           ΔT= 36,74 - 22,34 = 14,40 °C

Q_{P transferido} = 3,358 kJ o 3358 J

• Planteo:

La energía transferida por la resistencia se absorbe por el agua y el calorímetro (suponiendo despreciable las pérdidas al entorno). 

Q_{P transferido} = Q_{P agua} + Q_{P K}

Q absorbido por el agua a presión constante (Q_{P agua}):

Para hallar el calor se debe conocer la masa del agua. Para ello se utiliza la expresión matemática de la densidad (d = m/V), despejando la masa.

m = d.V = 1,00 g/mL . 50,00 mL = 50,0 g

Q_{P agua} = m . Ce . ΔT

Q_{P agua} = 50,0 g . 4,18 J/g.°C . 14,40 °C = 3010 J

Q absorbido por el calorímetro a presión constante (Q_{P K}):

Despejando de la siguiente ecuación Q_{P transferido} = Q_{P agua} + Q_{P K} sería:

 Q_{P K}  = Q_{P transferido} -  Q_{P agua} 

Q_{P K} = 3358 J - 3010 J = 348 J

Para calcular la capacidad calorífica del calorímetro utilizamos la siguiente expresión: K = Q_{P K} / ΔT

K = 348 J / 14,40 °C = 24,2 J/°C