CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE D E CIENCIAS BÁSICAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
Calor Específico de un sólido Yaneris Ahumada, Ahumada, Ana Rangel, José Castro, Castro, Jorge Herrera Herrera Profesor Henry Núñez. Grupo BN1 – Mesa 3. 29-08-2011 Laboratorio Física Mecánica/calor Mecánica/cal or y ondas/de Campos, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla Colombia.
diferentes conceptos termodinámicos que previamente se deben tener para su correcta realización y un buen cálculo de los calores específicos a determinar. El metal se introduce en agua con alta temperatura y se somete a un contacto térmico con agua en temperatura ambiente y se espera a que alcance una temperatura de equilibrio y mediante algunos cálculos y así poder obtener el calor específico de este cuerpo.
Resumen Para determinar el calor específico de un sólido es utilizado el Calorímetro, que funciona utilizando el principio de carga dual, en el cual una absorbe mientras que la segunda actúa como temperatura de referencia. En este experimento hemos determinado el calor específico de un sólido (hierro) con la finalidad de observar cómo se transmite el calor según el material utilizado y comparar el valor obtenido con el valor real y así saber si dicho material es puro o se asemeja al hierro.
2. Fundamentos Teóricos El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. La cantidad de calor ΔQ absorbida o cedida por un cuerpo al calentarse o enfriarse es proporcional a la variación de temperatura ΔT y la masa del cuerpo según la fórmula:
Palabras claves Calor específico, Calorímetro, Calorímetro, Sólido.
Abstract To determine the specific heat of a solid is used in the calorimeter, which works using the principle of dual load, in which an absorbed while the second acts as a reference temperature. In this experiment we determined the specific heat of solid (iron) in order to observe how heat is transferred by the material used and compare the value obtained with the real value and thus know whether the material is pure iron or similar .
ΔQ = cmΔT
Donde c es el calor específico del cuerpo y es una magnitud que depende del material. El calor específico es una propiedad intensiva, o sea independiente de la masa del sistema. Como su valor depende de la temperatura, lo mismo que la capacidad calorífica, para definirlo a una cierta temperatura debemos disminuir todo lo posible el intervalo ΔT haciendo tender las temperaturas al valor adoptado; o sea
Key words Specific heat, calorimeter, calorimeter, solid.
1. Introducción Este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un sólido a través de un proceso único ya establecido arbitrariamente donde se llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los
Donde c es el calor específico verdadero a una temperatura T.
1
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3. Desarrollo experimental
En el laboratorio trabajamos siguientes materiales: Balanza granataria Mechero de bunsen Malla de asbesto Calorímetro Probeta Beaker Un sólido (hierro) Termómetro digital Pinzas
con
los
Figura 2: Calorímetro.
En un beaker se coloca el metal (hierro) y se agrega agua hasta cubrir dicho sólido, este beaker es colocado en un mechero de bunsen que tiene en su superficie una malla de asbesto y se deja al fuego hasta alcanzar una temperatura de 96° la cual controlamos mediante un termómetro digital. A parte tomamos una probeta y la masamos con 100 ml de agua, la cual agregamos al calorímetro y con ayuda del termómetro digital tomamos la temperatura ambiente de dicha agua. Para finalizar una vez el agua del beaker alcance la temperatura deseada con ayuda de unas pinzas cogemos el metal ( hierro) y lo introducimos en el calorímetro el cual una vez cerrado empezamos a batir rápidamente por un minuto y nuevamente tomamos la temperatura.
Figura 3: Termometro digital.
4. Cálculos y análisis De Resultados
ΔQa + ΔQm + ΔQcal = 0 [1]
Para hallar el calor específico de dicho metal es utilizada la siguiente fórmula:
Cm = (ma Ca + K)(Te – Ta) Mm(Tim – Te)
[2]
Para hallar el error porcentual es utilizada la siguiente fórmula: E % = Ɩ Cm - CTƖ CT
X 100% [3]
Cm es el calor específico, el cual se va hallar. ma es la masa del temperatura ambiente.
Figura 1: Mechero de bunsen y beaker
2
agua
(H 2O)
a
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Ca es el calor específico del agua. K es el equivalente calorímetro.
en
agua
del
Te es la temperatura de equilibrio. Ta es la temperatura ambiente del agua. Mm es la masa del metal. Tim es la temperatura inicial del metal. CT es el calor específico del hierro. Peso probeta = 207g Peso probeta + agua = 304.5g Masa del agua = 97.5g Masa del metal =104.3 g Ta = 25°C Te = 32°C Tim = 96°C K = 50 cal/°C Ca = 1 cal/g °C CT = 0,113
Sustancia o elemento
Calor específico
Cobre
0,093
Plata
0,056
Mercurio
0,033
Aire
0,337
Aluminio
0,217
Vidrio
0,199
Hierro
0,113
Agua
1,000
Alcohol
0,600
Hielo
0,505
Tabla 1: calor especifico de sustancia o elementos.
5. Conclusiones El Calor específico es la cantidad de calor cedido o absorbido por un gramo de una sustancia, para variar su temperatura en un grado Celsius. Su unidad es: cal Una vez calculado el valor experimental del calor específico del metal utilizado que fue el hierro es comparado con el valor real del calor específico de dicho sólido vemos que se asemeja; arrojándonos un error porcentual del 32%. El valor experimental del calor específico del hierro fue de 0,15 el cual podemos comparar según la tabla anteriormente descrita con el calor especifico real del vidrio que es de 0,199 el cual arroja un error porcentual del 24%, siendo un error menor al del metal seleccionado para la experiencia.
Teniendo los valores reemplazamos dichos datos en la fórmula [2] Cm = [(97.5) (1) + (50)] (32 - 25) 104.3 (96 - 32) Cm = 0.15 cal/g °C Teniendo los valores para hallar el error porcentual reemplazamos dichos datos en la fórmula [3] E % = 0,15 – 0,113 x 100% 0,113 E % = 32%
Bibliografía 1. SERWAY, Raymond. Física. Tomo II. 4° edición. Ed. Mc Graw Hill. México. 2002.
Causas del Error: Pérdida de calor por parte del sólido al sacarlo del agua caliente y ponerlo en contacto con el medio ambiente antes de introducirlos al calorímetro. El calorímetro no se encontraba totalmente aislado del medio ambiente. Falta de precisión al tomar el registro de los pesos del sólido y el agua.
2. Http://www.monografias.com/trabaj os35/calor-especifico/calorespecifico.shtml Consulta: 14 de agosto 2011. 3. Http://es.wikipedia.org/wiki/Calor% C3%ADmetro#Funcionamiento_b. C3.A1sico
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