Qué es la calorimetría

La Calorimetría es la parte de la física que se encarga de medir la cantidad de calor generada o perdida en ciertos procesos físicos o químicos.
El aparato que se encarga de medir esas cantidades es el calorímetro. Consta de un termómetro que esta en contacto con el medio que esta midiendo. En el cual se encuentran las sustancias que dan y reciben calor. Las paredes deben estar lo más aisladas posible ya que hay que evitar al máximo el intercambio de calor con el exterior. De lo contrario las mediciones serían totalmente erróneas.
También hay una varilla como agitador para mezclar bien antes de comenzar a medir. Básicamente hay dos tipos de calorímetros. Los que trabajan a volúmen constante y los que lo hacen a presión constante.

La cantidad de calor que recibe o transmite un cuerpo esta determinada por la siguiente fórmula:

Q = m x Ce x (Tf – Ti)

Donde Q es el calor, m es la masa del cuerpo, Ce es el calor específico del cuerpo, que esta determinada por el material que lo compone. Y la variación de temperatura se representa por la diferencia entre Tf y Ti (temperatura final e inicial).

Cuando un cuerpo transmite el calor hay otro que lo recibe. Este es el principio del calorímetro. El termómetro es el que determinara la temperatura final del proceso también llamada temperatura de equilibrio. El líquido más usado es el agua, que actúa como receptor de las calorías que transmite el cuerpo. El calor específico del agua es de 1 cal /grs °C. Cuando el agua hierve o se congela, este valor cambia. Pero por ahora daremos ejemplos mientras este como agua líquida. Las unidades pueden variar. A veces podemos ver otras unidades como J/grs°C donde J es el joule en lugar de la caloría. Ambas son unidades en las que se mide el calor.

Por ejemplo, si introducimos un trozo de cobre de 60 gramos a 100°C en 260 ml de agua a 18°C, y tenemos que determinar la temperatura final del equilibrio, podemos calcularla de la siguiente manera:

El calor que cede el cobre será igual al calor que recibe el agua. Por lo tanto:

– Q Cu = + Q H2O

El signo menos se le coloca al que desprende calor y el signo más al que absorve.

– masa Cu x Cecu x (Tf – 100°C) = masa H2O x CeH2O x (Tf – 18°C)

– 60 grs  x  (0,093 cal/°c.gr)  x  (Tf – 100°C)  =  260 grs  x  (1 cal/°c.gr)  x  (Tf – 18°C)

Solo queda despejar la Tf.

-5.58 cal/°C x (Tf – 100°C) = 260 cal/°C x (Tf – 18°C)

Aplicamos la propiedad distributiva:

-5.58 cal/°C Tf + 558 cal = 260 cal/°C Tf – 4680 cal

558 cal + 4680 cal = 260 cal/°C Tf + 5.58 cal/°C Tf

5238 cal = 265.58 cal/°C Tf

5238 cal / 265.18 cal/°C = Tf

19.72°C = Tf

En otros problemas a veces nos piden averiguar el calor específico de un cierto material. Por ejemplo:

Se introducen 20 gramos de aluminio a 90°C dentro de un calorímetro donde hay 106 grs de agua a 38°C. La temperatura final del equilibrio es de 40°C. Se desea saber el calor específico del aluminio.

El calor entragado por el cuerpo mas caliente (Aluminio) es igual al calor recibido por el mas frio (agua).

– Q aluminio  =  + Q agua

– masa Al x CeAl x (Tf – Ti)  =  masa agua x Ce agua x (Tf – Ti)

– 20 grs x CeAl x (40°C – 90°C) = 106 grs x 1 cal/grs°C x (40°C – 38°C)

– 20 grs x (-50°C) x CeAl  =  106 cal/ °C x (2°C)

1000 grs  °C x CeAl =  212 cal

Ce Al = 212 cal / 1000 grs °C

CeAl = 0,212 cal/grs°C

En otros, el calorímetro participa. Por ejemplo:

Se introducen 30 grs de Aluminio a 120°C en un calorímetro de cobre de 360 grs donde hay 200 grs de agua a 20°C. Calcular la temperatura final del equilibrio.

El calor que pierde el aluminio es igual al que gana el calorímetro y el agua.

– QAl  =  + Q agua  + Q calorímetro

– 30 grs  x 0,212 cal/gr°C x (Tf – 120°C)  =  200grs x 1 cal/gr°C x (Tf – 20°C)  +  360 grs x 0,093 cal/gr°C x (Tf – 20°C)

6,36 cal/°C Tf + 763,2 cal  =  200 cal/°C Tf  –  4000 cal  +  33,48 cal/°C Tf  –  669,6 cal

6,36 cal/°C Tf  –  200 cal/°C Tf  –  33,48 cal/°C Tf  =  – 4000 cal – 669,6 cal – 763,2 cal

-227,12 cal/°C Tf  =  – 5432,8 cal

Tf  =  – 5432,8 cal / – 227,12 cal/°C

Tf  = + 23,92 °C

Te dejo este video para aclarar más y ampliar el tema Calorimetría.

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Bioquímico Patricio Arroyo

Elquimico

Hola a todos. Mi nombre es Patricio. Mi especialidad es la Química, soy Bioquímico y profesor de materias exactas. Pero también me encantan otros temas de diverso interés, como por ejemplo, todos los relacionados con la salud y el deporte. Espero que en este sitio encuentren lo que están buscando ya que verán gran diversidad de temas. Pueden dejar comentarios e inquietudes. Les mando un saludo grande y los dejo invitados a suscribirse al boletín mensual para que reciban mis nuevos artículos todos los meses.

59 comentarios

  1. Gracias por su explicación, muy clara y sin tanto rodeo. Quisiera saber si además de esta página, también tienen algún video. Gracias nuevamente.

    1. Hola, mira lo que estamos por lanzar dentro de poco tiempo es un ebook del sitio con toda la información ordenada tanto teorico como practico con ejercicios resueltos si te interesa avisanos

          1. Estaremos esperando el ebook del sitio para poder estudiar los temas de nuestro interés. Son buenas explicaciones tanto prácticas como teóricas.

      1. Hola, a mí me interesaría mucho. Me gusta mucho su página. Los contenidos se muestran muy claros y fáciles de entender. Yo estoy en una escuela secundaria técnica, en mi caso industrial con especificación química y electromecánica, yo me encuentro en la rama de química, en 5to año. Y la verdad es que me ayuda mucho toda la información que sube.

    2. Su artículo sobre calorimetría me ha servido de mucho para poder enseñarlo a mis educandas, le agradezco por la información tan importante y concisa en él.
      Me gustaría muchos recibir sus artículos, ya que soy una amante y apasionada de la química y me gustaría saber más de ella, soy educadora de esa rama y de biología.
      Gracias por su atención

    3. Hola…gracias por la explicación
      Pero tengo una pequeña duda:
      ¿Por qué el calor recibido es igual al calor dado?
      Gracias de nuevo y espero respuesta,
      Saludos:)

  2. cometiste el error de anotar en la cuenta los 260 ml de agua como gramos. Lo que no es lo mismo (una es una medicion de volumen, la otra de peso). La cuenta ya da un equivocado resultado.

    1. Hola Joel. En realidad es perfecto ya que el agua es la única sustancia que tiene de densidad iual a 1 o sea 1 gramo/mililitro o sea que 260 ml son 260 grs entendes?. Por lo tanto es correcto sin lugar a dudas que el valor que puse equivale en peso y volumen. Espero te haya quedado claro y hayas aprendido este nuevo concepto que por lo visto no lo sabías.

  3. hola ,, quisiera saber por que en el primer ejemplo del cobre , cuando Cecu es igual a (0,093 cal/°c.gr)?? . no entendi esta parte resien hora estoy viendo el tema
    gracias.

  4. Lo que me desagrado mucho es que tiene faltas de ortografía muy graves.

    Y como es posible que lo publiquen para ayudar a las personas si es pésima su ortografía.

  5. Gracias, Me mareo en clases, entiendo mejor cuando leo XD. ( Repasando antes de ir a clases 🙂 ) Entendi todo menos de donde sale el Ce, podrias decirme ?

  6. es que mi profesora dijo que explicara el concepto de calorimetria y dice que son dos pero no entiendo, me ayudaria? a y ademas necesito las aplicaciones de calorimetria entonces si es que usted me diera la respuesta de que responder se lo agradeceria mucho, es para un trabajo. gracias

  7. Hola, gracias por el artículo. Sólo un detalle me confundió: faltó el signo menos en 6,36 Tf con lo cual el resultado es Tf = 22,65 ºC y no 23,92 ºC
    Lo demás, excelente.

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