Calor Especifico de Solidos ...

LABORATORIO DE ONDAS Y CALOR

INTRODUCCIÓN El grupo tiene a bien presentar un informe acerca del tema titulado

“Calor específico de

sólidos” trabajado en el laboratorio de ondas y calor, del Instituto Tecnológico TECSUP, con ayuda del profesor Marcos Gutirre! . En el mencionado informe, desarrollaremos todo lo referente el calor espec"fico de una sustancia# sustancia# comprendido comprendido como la cantidad cantidad de calor $ue se re$uiere para ele%ar un grado Celsius la temperatura de un gramo de dic&a sustancia'

Este laboratorio tiene como objeti%os principales medir el calor espec"fico de un metal sólido y comprender el principio de la conser%ación de la energ"a, la cual indica $ue la energ"a no se crea ni se destruye, solo se transforma'

(simismo, daremos a conocer los di%ersos e$uipos y materiales )cobre, calor"metro, probetas, termómetro, balan!a, etc'*, utili!ados para lle%ar acabo el e+perimento' el mismo modo, e+plicaremos el procedimiento $ue se &a seguido y los resultados obtenidos al final de la e+periencia'

El pres presen ente te traba trabajo jo se &a elab elabora orado do con con muc& muc&o o esfu esfuer! er!o o y %olu %olunt ntad ad,, cons consul ultan tando do diferentes diferentes fuentes bibliogr-ficas bibliogr-ficas para profundi!ar profundi!ar m-s del tema, adem-s de la aplicación de los conocimientos ad$uiridos durante las &oras de clase' Por Por tal tal moti moti%o %o,, deja dejamo moss a su crit criter erio io prof profes esio iona nall su resp respec ecti ti%a %a e%al e%alua uaci ción ón y a continuación le presentamos el informe'


1. OBJETIVO • •

Medir el calor espec"fico de un sólido met-lico' Comprender el principio de conser%ación de energ"a'

!. "UND#$ENTO TEÓRICO% !.1 Calor específico El calor espec"fico de un cuerpo se define como el calor necesario para ele%ar en . /C la temperatura de la unidad de masa del mismo' (s", el calor espec"fico del agua l"$uida es . 0cal1/C'0g, y esto significa $ue . 0g de agua debe recibir . 0cal para ele%ar su temperatura en . /C' En realidad, el calor espec"fico es una función de la temperatura )no es lo mismo %ariar la temperatura en . /C cuando el cuerpo est- muy caliente $ue cuando est- fr"o*, pero en esta pr-ctica las %ariaciones de temperatura e+perimentales ser-n lo suficientemente pe$ue2as como para justificar $ue tratemos los calores espec"ficos como constantes' Cuando un cuerpo de masa m inicialmente a una temperatura t3 absorbe energ"a en forma de calor, su temperatura se incrementa &asta el %alor t(' e acuerdo con la definición de calor espec"fico, el calor absorbido 4 est- relacionado con el incremento de temperatura del modo siguiente5

& ' ( c )*#+ *B , onde c es el calor espec"fico' Si el cuerpo disminuyese su temperatura en lugar de aumentarla )t(6t3*, el calor tendr"a signo negati%o, y el cuerpo ceder"a energ"a en lugar de absorberla'


El %alor de la capacidad calor"fica por unidad de masa se conoce como calor espec"fico' En trminos matem-ticos, esta relación se e+presa como5 C } over {∆T} c =¿

c=

onde c es el calor espec"fico del cuerpo, ( su masa, calor aportado y

∆ T

Q m ∆ T

C” la capacidad calor"fica, 4 el

el incremento de temperatura'

El calor espec"fico es caracter"stico para cada sustancia y, en el Sistema Internacional, se mide en julios por 7ilogramo y 7el%in )81)7g90**'

2.2 Capacidad calorífca: Como regla general, y sal%o algunas e+cepciones puntuales, la temperatura de un cuerpo aumenta cuando se le aporta

e-ería en forma de calor' El cociente entre la energ"a

calor"fica 4 de un cuerpo y el incremento de temperatura T obtenido recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo, $ue se e+presa como5

C =

Q m

onde c es el calor espec"fico del cuerpo, ( su masa y

& el calor aportado'

:a capacidad calor"fica es un %alor caracter"stico de los cuerpos, y est- relacionado con otra magnitud fundamental de la

calori(e*ría, el calor específico '

LABORATORIO DE ONDAS Y CALOR Para ele%ar la temperatura de . g de agua en . /C es necesario aportar una cantidad de calor igual a una calor"a' Por tanto, la capacidad calor"fica de . g de agua es igual a . cal10'

!./ Ta0la de alores de al2-as s2s*a-cias%


!.3 $edida del calor específico% :a determinación del calor espec"fico de los cuerpos constituye uno de los fines primordiales de la calorimetr"a' El procedimiento m-s &abitual para medir calores espec"ficos consiste en sumergir una cantidad del cuerpo sometido a medición en un ba2o de agua de temperatura conocida' Suponiendo $ue el sistema est- aislado, cuando se alcance el e$uilibrio trmico se cumplir- $ue el calor cedido por el cuerpo ser- igual al absorbido por el agua, o a la in%ersa'

LABORATORIO DE ONDAS Y CALOR Mtodo de medida de calores espec"ficos' (l sumergir un cuerpo en agua de temperatura conocida, cuando se alcan!a el e$uilibrio trmico, el calor cedido por el cuerpo es igual al absorbido por el agua' Como la energ"a calor"fica cedida &a de ser igual a la absorbida, se cumple $ue5

Q cedido =Q absorbido

Despe4a-do%

ma c a ( T − T a )= ms c s ( T s −T )

C s=

ma ca (T −T a ) ms ( T s−T )

onde5 ma

' masa de agua'

•

ca

' calor espec"fico de agua'

•

T a

' %ariación de la temperatura del sólido'

•

T s

' %ariación de la temperatura del sólido'

•

m s= masadel sólido.

•

c s= calor específico del sólido '

•

/. E&UI5O 6 $#TERI#7E% :os materiales usados en este laboratorio son5 ;

una balan!a'

; un %aso precipitado de <==ml'

;

Probetas de >== ml y .== ml'

; Termómetro


;

Calor"metro

;

Muestra de pabilo

; muestras de cobre'

; 8arra


;

Mec&ero bunsen, tr"pode y rejilla'

3.

5ROCEDI$IENTO 6 D#TO E85ERI$ENT#7E% Primero, medimos la temperatura inicial del agua a temperatura ambiente'

Una

%e!

temperatura ponemos a &er%ir en un %aso precipitación >== ml de agua'

medido del

la agua,


?ierta dentro del calor"metro una masa de .== g de agua ) ma * y midamos su temperatura

)

T a *'

(notamos los %alores

en la tabla @A =.'

Medimos la masa del primer solido al calentar en la tabla =.'

ms

, anotamos los %alores


Sujete la muestra del solido con &ilo de pabilo e introdB!calo dentro del recipiente con agua &ir%iendo' Espere un momento &asta $ue el sólido alcance el e$uilibrio trmico, luego medimos la temperatura del sistema, $ue seralcan!ada por el sólido )

T s

*' (notaos los %alores en la tabla N9 =.'

etiramos el sólido del agua en ebullición y lo introducimos en el calor"metro, tapamos el calor"metro y

colocamos el termómetro en su

correspondiente y medimos la temperatura %alores en la tabla =.'

posición

de e$uilibro )T*' (notamos los


epetimos dos %eces los

pasos anteriores con

las otras

muestras del sólido,

pero con

mayor

cada

aumento de masas

del

solido

.==

ml

de

masa'

Por

agregamos

agua

en

el

calor"metro, es decir para

la

segunda seria D== ml

y

la

tercera seria == ml'

Ta0la :1. atos e+perimentales

correspondientes a la

muestra correspondiente )cobre*'

N

ma ( g )

1

1::

!3

3/./

) 9C , ;<

!

!::

!3

=>.>

;?

!<

/

/::

!3

1/:.1

;3

!<

T a

?. 5ROCEDI$IENTO 6 #N@7II

9C

ms

),

T s

T )9C , !<


?.1 Use la ecuación  para calcular el calor espec"fico del solido en estudio' Con los datos de la T(3:( =D, &alle las %ariaciones de temperatura del agua Ta y del solido

∆

∆ TaFT;

TaFT;Ta' :os resultados coló$uelo en la T(3:( @/ =D'

T#B7# :!' ?alores del %alor espec"fico' N

$2es*ra% ∆

∆

Ta)9C, <:

C)calA9C,

C)JA9C,

:.:;=;<
313./1=<:><

1

Ta)9C, /

!

/

>=

:.1:1===//:3

3!>.?:3??11

/

/ 5ro(edio

><

:.1:/3:;:?1< :.1:13!3=
3/!.=<:!;:3 3!3.?>3?1>1

?.! Có(o se sa0e si 2- c2erpo a reci0ido o cedido calor Para %er si un cuerpo a cedido o recibido calor tenemos $ue medir su temperatura inicial y su temperatura final# y si la diferencia entre las dos temperaturas es negati%a, entonces a perdido o cedido calor' Pero si la %ariación de temperatura es positi%a, el cuerpo a ganado calor'

?./ Con los datos de la T(3:( =D, calcule los %alores del calor ganado por el agua 4a el calor perdido por lo solido 4s y la discrepancia

∆ 4F4.H4D' :os resultados

anótelos en la T(3:( = .

T#B7# :/. Sistema calor"metro;agua muestra' N

&a)J,

&s)J,

∆

&'F&a+&sF

E+perimental

Ideal


1 ! /

1!??.= !?11.> /<><.3

1!??.= !?11.?::::1 /<::.=:1?1<

: :.:;;;;; >>.?;=3=/

: : :

?.3 c2Gl es el alor esperado de la discrepa-cia e-*re el alor a-ado por el cedido por el sólido

Para este laboratorio el %alor esperado dela diferencia del calor ganado por el agua y el calor perdido por el sólido, es cero'

>. RECO$END#CIONE%  El calor"metro debe estar totalmente seco antes de %erter el agua dentro de este'  @o cambie la ubicación del termómetro directamente del recipiente con agua en

ebullición al calor"metro' Como aso intermedio colo$ue el termómetro en contacto con agua temperatura ambiente y luego s-$uelo con una franela o papel absorbente'  (l reali!ar las medidas correspondientes de masa de las muestras sólidas, medir la

masa de las muestras juntas para e%itar propagar los errores debido a mediciones indirectas'  Cuando operes para calcular el calor espec"fico, tac&a las unidades siempre $ue

sea posible'

<. OBERV#CIONE%

•

Puedes encontrar el calor espec"fico de muc&as sustancias en internet para comprobar los resultados obtenidos en el laboratorio'

•

El metal se calienta m-s r-pido $ue el agua debido a su bajo calor espec"fico'

•

:os cambios de temperatura son mayores en los materiales con calor espec"fico bajo, siempre $ue los otros factores sean los mismos'


=. CONC7UIONE%

 @o se comprobó el principio de la conser%ación de la energ"a, debido a muc&os

factores $ue en el laboratorio no se puede cumplir'  El calor es energ"a $ue es transferida de un sistema a otro, debido a $ue se

encuentran a diferentes ni%eles de temperatura' Por esta ra!ón, al poner los dos cuerpos en contacto, el $ue se encuentra a mayor temperatura transfiere calor al otro &asta $ue se logra el e$uilibrio trmico'  istintas sustancias tienen diferentes capacidades para almacenar energ"a interna

al igual $ue para absorber energ"a ya $ue una parte de la energ"a &ace aumentar la rapide! de traslación de las molculas y este tipo de mo%imiento es el responsable del aumento en la temperatura'  Cuando la temperatura del sistema aumenta 4 y T se consideran positi%as, lo

$ue corresponde a $ue la energ"a trmica fluye &acia el sistema, cuando la temperatura disminuye, 4 y T son negati%as y la energ"a trmica fluye &acia fuera del sistema'

;. BIB7IOHR#"#%

• • • •

&ttp511JJJ'monografias'com1trabajos>1calor;especifico1calor;especifico's&tml &ttp511es'Ji7ipedia'org1Ji7i1CalorHespecKCK(fico &ttp511JJJ'&iru'com1fisica1calorimetria;capacidad;calorifica;y;calor;especifico &ttp511laplace'us'es1Ji7i1inde+'p&p1CalorHyHcalorimetrKCK(a

LABORATORIO DE ONDAS Y CALOR • •

&ttp511JJJ'sc'e&u'es1sbJeb1fisica1estadistica1otros1calorimetro1calorimetro'&tm &ttp511JJJ'fceia'unr'edu'ar1fisicaDecen1pdffiles1calorim'pdf

Calor Especifico de Solidos ...

Recommend Documents