Laboratorio de: Aplicaciones de Propiedades de la Materia.
Tema: Calor Específico y Calor Latente.
Subtema: Capacidad Térmica Específica Calor Latente.
Profesor: José Mariano Santana Colín
Julio Cesar Torres Cano
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Lunes de '(:$" a '):""
*ec+a de reali,aci-n: "''"#"')
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0b1eti2o. a3 Comprender y aplicar el concepto de calor específico y calor latente.
Acti2idades. 4eterminar el calor específico de un metal. 4eterminar el calor latente de 2apori,aci-n del a/ua.
Material y o e%uipo. ' 5aso de precipitado de #""" ml. ' Probeta de 6""ml. ' Matra, de #6"ml. ' Tap-n bi+oradado para el matra, 7con dos perforaciones3. # Term-metros de '"" 8C. ' Parrilla eléctrica. ' Calorímetro. ' Cron-metro. ' 9alan,a /ranataria. ' Par de /uantes de asbesto. ' Pin,as de su1eci-n. Sustancias:
•
A/ua
Aspectos te-ricos Calor o energía térmica Caloría (cal) Unidad técnica británica (btu) Capacidad calorífca Calor específco (ce) Calorímetro.
4esarrollo de la prctica
Acti2idad ': ;Constante de un calorímetro< '. Calibramos la balan,a #. Medimos la masa del calorímetro. Anotar su 2alor en la tabla (.'A $. Con la probeta medimos #"" ml de a/ua fría= 2aciarlos en el calorímetro (. Medimos la masa del a/ua fría 7restar la masa del calorímetro con la masa del a/ua3. Anotar su 2alor en la tabla (.'A 6. Con el term-metro medimos la temperatura del a/ua +asta %ue esta se estabilice. Anotar su 2alor en la tabla (.'A 7considerar esta temperatura como la temperatura T'3 ). Con la probeta medimos #"" ml de a/ua= 2acíelos en el 2aso de precipitado de ("" ml y medir la masa del a/ua= misma %ue sería la del a/ua caliente. Anotar su 2alor en la tabla (.'A >. Colocamos el 2aso sobre la parrilla !. Conectamos la parrilla a la toma de corriente ?. @ntroducimos el term-metro en el 2aso= procurando %ue este no to%ue el fondo= espere a %ue el a/ua alcance una temperatura de ("8C '". Con el /uante de asbesto puesto= retiramos el 2aso de la parrilla con cuidad y colocarlo sobre la ,ona de traba1o de la mesa ''. Esperamos a %ue la temperatura del 2aso se estabilice= esta ser considerada como la temperatura dos 7T#3. Anotar su 2alor en la tabla (.'A '#. 5ertimos el a/ua del 2aso en el calorímetro= me,clar con el a/itador de 2idrio y esperar a %ue la temperatura se estabilice. Considerar esta como la temperatura tres 7T$3. Anotar su 2alor en la tabla (.'A '$. Por medio del si/uiente anlisis= determinar la constante del calorímetro 7calorimetro3
Acti2idad #: ;Calor especifico de un li%uido< '. Calibramos la balan,a #. Medimos la masa del calorímetro 2acio. Anotar su 2alor en la tabla (.#B $. Suministramos en el calorímetro (6" ml de a/ua para %ue se cubra por completo la resistencia de inmersi-n. (. Medir la masa del a/ua 7restar la masa del calorímetro con la del a/ua3. Anotar su 2alor en la tabla (.#A 6. Con el term-metro medimos la temperatura inicial del a/ua. Anotar su 2alor en la tabla (.#A ). Medimos el calor de la resistencia de inmersi-n. Anotar su 2alor en la tabla (.#A >. Medimos el 2alor del 2olta1e de línea. Anotar su 2alor en la tabla (.#A !. Sin retirar el term-metro= sumer/ir la resistencia completamente dentro del calorímetro. 5er fi/ura ?. Tomamos el tiempo con el cronometro en el momento de conectar la resistencia '". @nterrumpir el tiempo en el cronometro cuando la temperatura del a/ua +aya alcan,ado los !"8C. Anotar el tiempo en la tabla (.#A ''. Para determinar el calor especifico del a/ua a presi-n constante= utili,ar el método de suministro de ener/ía eléctrica
Tabla de lecturas: Tabla $.'A. Concepto Masa de metal Masa de calorímetro Masa de calorímetro con a/ua Masa de a/ua fría Temperatura inicial del metal Temperatura final del metal Temperatura inicial del a/ua Temperatura final del final
Símbolo MMet Mcal McalDa/ua Ma/ua Ti Met Tf Met Ti a/ua Tf a/ua
nidad /r /r /r /r 8C 8C 8C 8C
Lectura #('.! $($ >'>.? $>(.? ?# #? #( #?
Símbolo 5 M2 M' M# t
nidad F 2 /r /r /r s
Lectura $".6 '#(.$ '#?" '(#? '$"" $""
Tabla $.#A. Concepto esistencia de la cafetera 5olta1e de línea Masa de 5apor Masa de inicial de a/ua Masa de final de a/ua Tiempo de 2apori,aci-n
Tabla de resultados: Tabla $.'9. Concepto Calor especifico del metal
Símbolo CeM
J/ 8G 6'(.!
nidades Gcal/ 8C '#$."(
9Tlb 8* $)$"(.#(
nidades J '6'?>#."$ J/ ''>!")"
9T )"$."' 9Tlb #'#(.>>
Tabla $.#9. Concepto Calor de 2apori,aci-n Calor latente de 2apori,aci-n
Símbolo H2 +2
cal $)$##.'! Cal/r #!'.6)
Tabla $.$9. Concepto
Símbolo
Calor especifico de metal Calor latente de 2apori,aci-n
CeM +2
Cuestionario:
error I ##I ')I
'3 Eplicar %ue es el calor sensible y en %ue parte dentro de la prctica se demostr-. Cantidad de calor %ue absorbe o li bera un cuerpo sin %ue en el ocurran cambios en su estado físico 7cambio de fase3. Cuando a un cuerpo se le suministra calor sensible en este aumenta la temperatura. El calor sensible se percibi- en la parrilla el cual el cuerpo no cambia
#3 Eplicar %ue es el calor latente y en %ue parte dentro de la prctica se demostr-. Cuando un lí%uido pasa al estado /aseoso= toma calor latenteK cuando un /as se condensa y pasa al estado lí%uido= cede calor latente. 4urante esos procesos la temperatura no eperimentar cambio al/uno. En la fi/ura se muestra la condensaci-n del 2apor de a/ua ambiente en las paredes eternas de un 2aso lleno de a/ua con +ielo. En la prctica se obser2- este efecto en la 1ara de a/ua con 2apor dentro
$3 @n2esti/ar en tablas de acuerdo al calor específico obtenido del metal= de %ue material esta +ec+o= determinar su 2alor te-rico del metal.
(3 @n2esti/ar en tablas de acuerdo al calor latente del a/ua= cual es su 2alor te-rico. Calor Latente de fusi-n es$.$$'"6 JG/= y de ebullici-n es de #.#)'") JG/
63 En un sistema de refri/eraci-n por compresi-n mecnica= tenemos cuatro componentes bsicos= en cul de ellos se presenta el calor latente y en cual el calor sensible= 1ustifi%ue su respuesta. En el e2aporador se presenta el calo r latente. ;Para e2aporarse éste re%uiere absorber calor latente de 2apori,aci-n. Al e2aporarse el lí%uido refri/erante cambia su estado a 2apor. 4urante el cambio de estado el refri/erante en estado de 2apor absorbe ener/ía térmica del medio en contacto con el e2aporador= bien sea este medio /aseoso o lí%uido.< En el refri/erante %ue se encuentra en el e2aporador se presenta el calor sensible. ;En los sistemas fri/oríficos el e2aporador opera como intercambiador de calor= por cuyo interior fluye el refri/erante el cual cambia su estado de lí%uido a 2apor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del e2aporador y de esta manera el /as.<
)3 En un ciclo anine también consta de cuatro componentes bsicos= in2esti/ue donde se presenta el calor sensible y el calor latente= 1ustifi%ue su respuesta. En el condensador se presentan ambos ;Calores<. ;El interior de la carcasa tiene un /ran +a, de tubos por el interior de los cuales circula a/ua de refri/eraci-n. El 2apor entra por el eterior de la carcasa y rodea el +a, de tubos. Como los tubos estn ms fríos %ue el 2apor= este condensa. Las /otas de condensado %ue se forman en los tubos 2an cayendo al fondo de la carcasa.<
>3 Por %ué causa ms daNo una %uemadura con 2apor de a/ua %ue una %uemadura con a/ua +ir2iendo a la misma temperaturaO Lo %ue ocurre es %ue el traspaso ener/ético para e%uilibrar la temperatura de a/ua caliente re%uiere de muc+as menos calorías %ue el traspaso ener/ético necesario para condensar 2apor de a/ua= es decir= como nos dice la primera ley de la termodinmica todo sistema tiende al e%uilibrio termodinmico= en el caso del a/ua calien te necesita de mimo '""cal para alcan,ar el e%uilibrio térmico 7si se pasa de '""C a "C un litro de a/ua3= en cambio el 2apor de a/ua necesita de 6(" GcalG/ para lle/ar al e%uili brio térmico 7calor latente de 2apori,aci-n3.
!3 Hué si/nifica afirmar %ue un material tiene una capacidad calorífica /rande o pe%ueNaO Si/nifica %ue si es /rande necesitar muc+o calor para ele2ar un /rado su temperatura= si es pe%ueNo lo contrario
?3 Por %ué es incorrecto decir= la materia ;contiene< calorO Por%ue el calor es una forma de ener/ía %ue se /enera por el mo2imiento de tomos y moléculas= por lo %ue puede ser transferible a diferentes estados de la materia
'"3 A %ué temperatura alcan,a el a/ua su mima densidad y cual es 2alor de dic+a densidadO La mima densidad del a/ua se alcan,a a los $.?! 8C Q '."""""" /ml
''3 Por %ué los la/os y estan%ues se con/elan de arriba +acia aba1o y no de aba1o +acia arribaO Por%ue las moléculas del a/ua se mue2en a diferente 2elocidad %ue las del 2iento y el aire 72iento es el %ue sopla= aire es toda la atmosfera3 y como el a/ua tiene suficiente profundidad %ue cuando +ace muc+o frio y +ielo= las capas superiores son las primeras en +acer escarc+a= mientras las moléculas de aba1o del a/ua si/uen su mo2imiento= entre ms calor ms mo2imiento tienen. y conforme se con/elan las capas superiores= las de aba1o 2an disminuyendo su capacidad de mo2erse +asta %uedar nulas= y se con/ela todo= pero si es muy profundo= siempre %uedara a/ua en mo2imiento. si ba1o el a/ua +ay tierra o arena es ms difícil %ue se con/ele todo por%ue la tierra o la arena cuando tienen a/ua= no se con/elan y si +ay mo2imiento de moléculas en el a/ua %ue est entre las porosidades de la tierra= +abr también mo2imiento en las capas de ms arriba d e la tierra= o sea las de la parte de aba1o del a/ua.
'#3 @n2esti/ar las tres formas de transmisi-n de calor. Las tres formas bsicas de transmisi-n de calor %ue eisten son : radiaci-n= conducci-n y con2ecci-n.
'$3 En esas tres formas de transmisi-n de calor= donde se in2olucra el calor latente y en donde el calor sensible. El calor latente es la ener/ía re%uerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase= de s-lido a lí%uido 7calor de fusi-n3 o de lí%uido a /aseoso 7calor de 2apori,aci-n3 Calor sensible es a%uel %ue recibe un cuerpo o un ob1eto y +ace %ue aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado
'(3 4etermine el porcenta1e de error en los calores obtenidos en la prctica= si se considera %ue los 2alores te-ricos obtenidos de tablas esta sin error. Anotarlo en la tabla $.$9. '63 Con tus propias palabras define el calor específico. Es la cantidad de calor %ue se necesita aplicar a un cuerpo= una sustancia o un sistema para %ue aumente su temperatura un /rado
')3 Con tus propias palabras define a la ener/ía. Es la capacidad para reali,ar un traba1o
'>3 Por %ue se dice %ue el calor es una ener/ía 2irtual. Por%ue el calor no es al/o %ue podamos tocar o 2er= sabemos %ue eiste pero no es al/o 2isible
'!3 Se desea pasar a/ua desde una temperatura de R6" oC +asta una temperatura de #"" oC. a/a un cro%uis describiendo todos los tipos de calores %ue se re%uieren para %ue el a/ua lle/ue +asta esa temperatura.
'?3 Por%ue en los procesos industriales donde se mane1a a/ua= se dice %ue el calor latente es el peor enemi/o del in/enieroO Por %ué se depende de la presi-n y de las distintas temperaturas de como el a/ua se 2a a transformas a 2apor
#"3 Epli%ue en %ué parte de la acti2idad diaria de un ser +umano= est in2olucrado el calor latente. El c al orc or por al c uandohac esej er c i c i os eno t ac l ar ament ec omoe xi s t eel ef ec t oc al orl at ent eal l i b er are ner gí apoc oapo codef or maper i ó di c oyl at ent e
Conclusiones.
Los ob1eti2os de la prctica se cumplieron ya %ue pudimos obtener el calor especifico del metal y con2ertir su 2alor a diferentes unidades tanto in/lesa como sistema internacional= adems de %ue conse/uimos el calor latente de 2apori,aci-n %ue al i/ual pasamos a diferentes unidades *ue muy laboriosa la prctica ya %ue sur/ieron problemas con las con2ersiones de una unidad a otra Cabe decir %ue se reali,- el prop-sito de terminar el reporte lo me1or posible aun cuando pudiese sur/ir al/n percance %ue %ui,s no se +aya 2isto ya %ue al final del día todos somos +umanos
