LABORATORIO FISICA 2 - INFORME 11 CALOR ESPECIFICO.docx

CALOR ESPECIFICO EXPERIENCIA N° 11

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Determinación del equivalente en agua del calorímetro de aluminio.

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Determinar el calor específico de objetos sólidos.

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CALOR DISIPADO La cantidad de calor Q disipado o absorbido por cuerpos de la misma sustancia es directamente proporcional a la variación de la temperatura T: Q Q′ = ∆T ∆T′

También, el calor cedido o absorbido por cuerpos distintos, pero de la misma sustancia, son directamente proporcionales a la masa m: Q Q′ = ∆T ∆T′

El calor específico c de un cuerpo se define como:

c=

1

1 dQ m dT

Donde dQ es el elemento de la cantidad de calor que intercambian los cuerpos con el medio que lo rodea, mientras que dT es el elemento de variación de temperatura que experimentan los cuerpos. La cantidad de calor transferida/absorbida por el cuerpo depende de las condiciones en que se ejecuta el proceso. En la presente experiencia se utilizará el método de mezclas y el proceso de medida se realizará a presión constante. Ref. (1) y (2).

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DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE EN AGUA DEL CALÍMETRO (K) Sea una porción de agua de masa ma dentro de un calorímetro de masa mcal  ambos a una temperatura T a. Sobre este conjunto se vierte agua de masa m b  que inicialmente se encuentra a temperatura Tb > Ta. Considerando el C a el calor específico del agua, C cal el calor específico del calorímetro se deja que se equilibre el proceso de la mezcla a una temperatura llamada de equilibrio T e. Qganado = Qperdido

Qcalorietro + Qagua dentro calorietro = Qagua que entra

ma Ca (Te  Ta ) + mcalCcal (Te  Ta ) = mb Ca (Tb  Te )

Considerando K = mcal Ccal

K=

mb Ca (Tb  Te )  ma Ca (Te  Ta )

2

Ref. (1) y (2). 

DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN METAL Para determinar el calor específico de un metal se usa una porción de agua de masa m a  dentro de un calorímetro con equivalente en agua K ambos a una temperatura T a. Sobre este sistema se sumerge dentro del agua un metal de masa mmetal  que inicialmente se encuentra a temperatura T b>Ta Considerando Ca  el calor específico del agua, C metal  el calor específico del metal se deja que se equilibre el proceso de la mezcla a una temperatura llamada de equilibrio Te. Luego en el balance se tiene:

Qganado = Qperdido

Qcalorietro + Qagua = Qcuerpo

ma Ca (Te  Ta ) + K(Te  Ta ) = metal Cetal (Tb  Te )

Despejando se obtiene:

Cetal =

(ma Ca + K)(Te  Ta ) metal (Tb  Te )

Conociendo el calor específico del agua y el equivalente en agua del calorímetro, el calor específico del cuerpo queda automáticamente determinado.

Al realizar los cálculos ignoramos cualquier calor transferido al termómetro y el agitador. Ref. (3).

3

:

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1 Equipo de calentamiento



1 Soporte Universal



1 Calorímetro de mezclas



1 Probeta graduada, 100 mL

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1 balanza

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3 muestras metálicas

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2 Clamps

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1 varilla metálica

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1 Termómetro



1 Vaso de precipitado, 500 mL

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Agua potable

MONTAJE 1-determinación del calor especifico de un metal

1. Dentro del calorímetro, vierta 150 ml de agua ( m H 2O ) y mida la temperatura inicial del sistema Ti . 2. Con la balanza de tres brazos determine la masa del cilindro de metal mm y anote este valor en la tabla 1. 3. En vaso de pirex vierta 500 ml de agua. Suspenda el termómetro y los cilindros de metal como se muestra en la figura y proceda a calentar el sistema con el mechero bunsen hasta que el agua hierva a la temperatura de C o 100 , mantener la muestra durante 7 minutos,

4

4. Retire la muestra del pirex e Introduzca rápidamente dentro del calorímetro y cierre herméticamente y espere 2 minutos para que llegue al equilibrio térmico (temperatura final). 5. Con un termómetro mida la temperatura del sistema en equilibrio TF. 6. Con la ecuación (5) y los valores de la tabla 1, determine el calor especifico de cada muestra Cem

TABLA Nº 1

Muestra

mm

mH 2O

mCA L

T i 

T F 

Cobre

74

500 gr.

46.5 gr.

21.5

Aluminio

24.5

500 gr.

46.5 gr.

21.5

T 

T

23.5

76.5

2

24.5

75.5

3

'

Valores teóricos Materiales Calores Específicos Cal/g.ºC

Aluminio (Al)

Cobre(Cu)

0.221

0.083

 Los errores porcentuales respectivos son:

●

%Cu = %Al =

0.083−0.082

 x100% = %1.20

0.083 0.221−0.210 0.221

%Bronce =

 x100% = %4.97

0.660−0.651 0.660

 x100% = %1.36

Como vemos el porcentaje de error es menor al 10% entonces nos dice que los cálculos y los valores tomado en laboratorio fueron casi los más exacto y que se disminuyó los errores sistemáticos. 5

6. CONCLUSIONES:

Al calentar un fluido, se hace menos denso que el resto del fluido que lo rodea y flota sobre éste, ascendiendo así por dicho fluido. Las corrientes convectivas en un fluido se dan de un solo modo. El ascenso por un lado y por el otro el descenso. Esto es porque en el ascenso el líquido ha aumentado su volumen. Por tanto disminuye su densidad. Cuanto mayor es la velocidad del fluido, mayor es la velocidad de transferencia de calor.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

 



Serway. Física. Editorial McGraw-Hill (1) http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_mecanica  /caloresespecificos_udesa1.pdf (2) http://www.cienciaredcreativa.org/guias/calorespecifico.p df (3)

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