Laboratorio de Fisica II Calor Especifico de Los Solidos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULT ACULTAD AD DE INGENIER INGENIERIA IA MECANIC MECANICA A

CALOR ESPECÍFICO DE SÓLIDOS ALUNOS :

PROFESOR

:

Ing. VA VASQUEZ SQUEZ ALV ALVA A DARÍO

FECHA FECHA DE PRESENTACION: 07 / 12 / 09 09

2012-I

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INTRODUCCIÓN

Si tenemos dos recipientes recipientes del mismo material que contienen contienen una cantidad específica de agua. Si a uno de ellos le echamos alcohol y al otro una esfera de plomo, ambos a la misma temperatura e igual cantidad de masa. Observaremos que en los dos casos la temperatura de equilibrio no será la misma. ¿A qué se debe dicho fenmeno! ¿"or qué el termmetro no indica la misma temperatura de equilibrio! # para no irnos tan le$os a lo que queremos llegar. Si en nuestra casa de repente tocamos con una mano una silla de madera, y con la otra mano, una silla de fierro, en ambos casos la sensacin de frio o calor no va a ser la misma. %a mano que toc la silla de madera no e&perimentará sensacin de frio o de calor' mientras que en la mano que toc la silla de fierro e &perimentará una sensacin de frio. ¿A qué se debe este fenmeno! ¿"or qué si estando a la misma temperatura temperatura ambiente, una silla nos parece más fría que la otra! (ueno, toda esta clase de preguntas preguntas serán resueltas con con el estudio de los temas de física como) la temperatura y calor, propagacin propagacin de calor y termodinámica. # es en el presente informe de laboratorio que que desarrollaremos lo estudiado en clase y así comprender me$or nuestro mundo mega diverso.





CALOR ESPECIFICO DE SÓLIDOS

OBJETIVOS: • • •

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*eterminar el calor específico de las masas m asas solidas. Aplicar la %ey de equilibrio +érmico +érmico a sistemas termodinámicos termodinámicos Aplicar la conservacin conservacin de la energía en sistemas con transferencia transferencia de calor econocer el calor como una forma de energía Afian-aremos los conceptos conceptos de calor, calor, temperatura, calor especifico, especifico, capacidad calorífica

FUNDAMENTO TEÓRICO i ii

/alo /alorr gana anado por por un cuer uerpo 0 /alo /alorr perdi erdid do por otro tro. *efinic inici in n de de calor es específico ico 1c 1c. 2 0 mc 1+34+5 2 0 calor 6 0 masa +34+5 0 /ambio de temperatura

CONCEPTOS TEÓRICOS

Calor 7n física, transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de temperatura. 7l calor es energía en tránsito' siempre fluye de una -ona de mayor temperatura a una -ona de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante.

Temperatura %a sensacin de calor o frío al tocar una sustancia depende de su temperatura, de la capacidad de la sustancia para conducir el calor y de otros factores. Aunque, si se procede procede con cuidado, es posible posible comparar las temperaturas relativas de dos sustancias mediante el tacto, es imposible evaluar la magnitud absoluta de las temperaturas a partir de reacciones sub$etivas.





Calor específico /antidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. 7n el Sistema 8nternacional de unidades, el calor específico se e&presa en $ulios por 9ilogramo y 9elvin' en ocasiones también se e&presa en calorías por gramo y grado centígrado. 7l calor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.

Energía calorífica %a suma de la energía potencial y de la energía sintética de un sistema no permanece siempre constante. *e una manera general, la energía mecánica total de un sistema disminuye con el frotamiento y los choques. Si por e$emplo, se frena un cuerpo durante su caída por un plano inclinado, de forma que su velocidad permane-ca constante, se producirá una disminucin de su energía potencial sin que aumente su energía cinética. "ero, en todos los fenmenos de esta naturale-a se produce calor. Así Así el fsforo de las cerillas se inflama por frotamiento, las herramientas se calientan al labrar los metales, m etales, etc. Sí una bala de plomo se dispara contra una placa de acero, se puede alcan-ar, en el momento del choque, una temperatura superior a su punto de fusin. 7l calor debe, por consiguiente, considerarse como una forma de energía, hiptesis que se ve corroborada por la posibilidad de producir traba$o mecánico consumiendo calor, por e$emplo, en las maquinas de calor.

EQUIPOS Y MATERIALES MATERIALES • • • • • • • • •

:n calorímetro de me-clas 1un termo :n termmetro :n mechero a gas :na olla para calentar agua :n soporte universal :n matra- de 5;;  5<; ml :na balan-a = pie-as de material solido Agua





PROCEDIMIENTO 1. Determinar la capacidad calorífica (o equivalente en agua) del calorímetro .

/oloque dentro del calorímetro una cantidad ma de agua a temperatura menor que la del ambiente. -

4*e$e que se estable-ca el equilibrio y medir la temperatura de equilibrio +a. +a. 4/aliente agua en la olla a una temperatura +b y colocar una cantidad mb de esta agua en el calorímetro. 5. Calor especifico de sólidos 4/olocar una cantidad ma de agua en el calorímetro y de$e que se estable-ca el equilibrio. 46ida la temperatura +a 4Sumergiendo en agua caliente, eleve la temperatura del slido hasta una temperatura +b. 4Sumer$a el cuerpo a temperatura +b dentro del agua a temperatura +a +a y mida la temperatura de equilibrio +. +.

1.-DETERMINACIÓN 1.-DETERMINA CIÓN DE LA CAPACIDAD CALORIFICA (O EQUIVALENTE EQUIVALENTE EN AGUA) DEL CALORIMETRO P!"#$%& 1. Con estos datos experimentales determine usted la capacidad





*el gráfico igualamos el calor perdido con el ganado para obtener el calor especifico del calorimetro y luego luego su capacidad capacidad calorifica) 2ganado 0 2perdido /ecal.mcal.1+eq455 > /e?5O.m?5O1+eq455 0 m?5O./e.1@;4+eq eempla-ando valores) /ecal.;,=.1=455 > 3.5;;.1=455 0 5;;.3.1@;4= /ecal 0 ;.33 /apacidad calorifica0 2BC+ 0 /e.mcal 0 ;,33.;.= 0 <@.;;D=calBo/ 2) /antidad de calor que se requiere para elevar la temperatura en un C+ +) +emperatura

2.C!"#$ E%&EC''C# DE %"'D#%







*el gráfico igualamos el calor ganado por el agua con el calor perdido por el plomo para obtener el calor especifico del plomo. 2ganado 0 2perdido /.1+eq455 /.1+eq455 > /e?5Om?5O1+eq455 0 /e"b.m"b.1E;4+eq <@,;;D=.15=455 > 3.5;;.15=455 0 /e"b.ED,E<.1E;45= /e"b 0 ;.;=EcalBgo/

/) capacidad calorifica

Analogamente para los metales metales restantes)

&ro*lema +: repita los pasos anteriores para ,allar el calor especifico de los metales restantes "ara el aluminio





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7l calor es la energía que se transfiere de un ob$eto a otro debido a una diferencia de temperaturas. 7l calor de$ará de fluir de un cuerpo de alta a otro de ba$a temperatura, hasta que sus temperaturas se igualen.

%a capacidad calorífica es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura en un grado. Huestros resultados de hallar los calores especificos de los slidos , coinciden apro&imadamente con los e&puestos en los libros de fisica.

Al reali-ar una e&periencia e&periencia de calorimetria, siempre e&istiran perdidas perdidas de calor al ambiente, y es nuestro nuestro deber hacer que estas perdidas perdidas sean minimas para lograr una buena apro&imacion de lo que queremos hallar

#*servaciones: •

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7&isten slidos de calor específico específico practicamente despreciable1plomo y es así que al someterlo en contacto térmico con una sustancia de diferente temperatura,la temperatura del sistema no tiene una variacion considerable. Al sacar cualquiera de los los slidos sometidos en agua agua caliente para luego ponerlo en el calorímetro, se puede apreciar una pérdida de calor, es decir, se entrega calor al ambiente y es por ello que el proceso debe ser inmediato , para que este calor perdido sea mínimo. Hotamos que la transferencia transferencia de calor se da instantaneamente instantaneamente y que la temperatura de equilibrio esta acotada por la temperatura má&ima y





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:sar cantidades de masa considerables de los materiales a detallar, ya que nos facilitara el traba$o y hará que haya menos pérdidas de masa en la e&periencia. "or e$emplo en el agua usar una cantidad de 5;;ml promedio para cada e&periencia.

"ara reali-ar el e&perimento calentar el agua a una temperatura bastante ale$ada del otro material para así observar con con claridad la variacin de temperatura. "ero no calentar hasta 3;; o/ ya que así lograría alcan-ar su temperatura temperatura de ebullicin y estaríamos errando errando en los cálculos.

+ener claro los conceptos de calor, temperatura, para así lograr una mayor comprensin de las e&periencias desarrolladas. Además Además de ello, previamente a reali-ar reali-ar las e&periencias, e&periencias, leer el manual de de laboratorio sobre las e&periencias a desarrollar para tener nocin de l o que se hará en el laboratorio.





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