Calorimetría: mezcla de frío y calor

1 · Predecir

Se deja caer un bloque de aluminio caliente en agua más fría. Si usa un bloque de aluminio más grande (más masa) a la misma temperatura inicial, ¿la temperatura de equilibrio final sube o baja?

• Un bloque caliente más grande eleva la temperatura de equilibrio final.
• Un bloque caliente más grande reduce la temperatura de equilibrio final.
• La temperatura final no depende de la masa del bloque de aluminio.

2 · Configurar

1. Abra el preajuste de mezcla caliente-fría y presione Restablecer. 1 kg de agua en 290 K (cuerpo1) se mezclará con un bloque de aluminio en 400 K (cuerpo2).
2. Habilite la lectura de temperatura de equilibrio.
3. Establezca la masa del bloque de aluminio para cada prueba y registre la temperatura de equilibrio.

3 · Recopilar Datos

Grafique la temperatura de equilibrio T_eq (eje y) frente a la masa de aluminio m₂ (eje x) para sus tres pruebas.

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) usando agua m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K y aluminio c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Compare con la tabla.
2. Explique por qué aumentar la masa del bloque caliente eleva la temperatura de equilibrio, aunque su calor específico (900 J/(kg·K)) es mucho menor que el del agua (4186 J/(kg·K)).

5 · Ampliar

1. El agua tiene un calor específico inusualmente alto en comparación con la mayoría de los materiales. Explique por qué los climas costeros tienden a tener cambios de temperatura más suaves que las zonas del interior, utilizando la misma idea de equilibrio energético que en este experimento.
2. El calor perdido por el bloque de aluminio debería ser exactamente igual al calor ganado por el agua (conservación de la energía, suponiendo que no hay pérdidas hacia el entorno). Para una prueba, verifique esto usando Q = mcΔT para cada cuerpo.

La física detrás de este experimento

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