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• Miguel Angel Guillermo

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ÍNDICE Calor específico OBJETIVOS ……………………………………………………….. MATERIALES………………………………………………………… FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………… PROCEDIMIENTO…………………………………………………. EVALUACIÓN……………………………………………………... RECOMENDACIONES…………………………………………… CONCLUSION…………………………………………………… ANEXOS…………………………………………………………… BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………

 OBJETIVOS

-



Determinar el calor específico de objetos sólidos, mediante el método de mezclas. Analizar la temperatura en que un material calentado consigue elequilibrio al exponerse a un cambio de temperatura. Analizar de qué manera reaccionan distintos materiales al exponerlos a un cambio de temperatura. Aplicar la conservación de la energía en sistemas con transferencia de calor.

MATERIALES

UNA BALANZA DE TRES BARRAS

CLAMP

SOPORTE UNIVERSAL

UNA PROBETA GRADUADA

TERMOMETRO

CALORIMETRO DE ALUMINIO

AGUA POTABLE

EQUIPO DE CALENTAMIENTO

VARILLA METALICA

MUESTRAS METALICAS

 FUNDAMENTO TEORICO La cantidad de calor Q disipado o absorbido por cuerpos de la misma sustancia es directamente proporcional a la variación de la temperatura T:

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

El calor específico (c ) de un cuerpo se define como:

Donde dQ es el elemento de la cantidad de calor que intercambian los cuerpos con el medio que las rodea, mientras que dT es el elemento de variación de temperatura que experimenta 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. Método de mezcla Cuando el intervalo de temperatura no sea muy amplio se utiliza el método de mezclas, el cual conduce a la determinación del calor específico medio; aquí se hace uso del balance de energía. Sea una porción de agua de masa ma en un calorímetro de masa mcal , ambos a la temperatura Ta y otro cuerpo de masa mC a otra temperatura TC > Ta . Llamemos ca al calor específico del agua, cal c calor específico del calorímetro y C c al calor especifico del cuerpo.

Después de un tiempo prudencial de haberse mezclado el agua con el cuerpo el sistema adquirirá una temperatura de equilibrio Te . Se encuentra la ecuación:

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

 PROCEDIMIENTO MONTAJE - DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE EN AGUA DEL CALORÍMETRO 1. Monte el equipo como muestra el diseño experimental de la Figura. 2. Coloque en el calorímetro una masa de 150 g de agua (para la medida del volumen utilice la probeta graduada). 3. Tome la temperatura en el calorímetro. 4. Mida la masa de la primera muestra cilíndrica y complete la Tabla 1. Tabla 1 ma

123,3 ± 0,05

Ta

23,5

mb

212,3

Tb

95

5. Deposite la muestra en el vaso de precipitados que contiene 500 ml de agua y sométala a la acción térmica, hasta que alcance la temperatura de ebullición. 6. Deje hervir la muestra de 7 a 10 minutos.

7. Retire la muestra del agua caliente e introdúzcala rápidamente en el calorímetro. Tápela inmediatamente. Anote la temperatura en el momento que llegue al equilibrio Te . 8. Realice la misma operación con muestras de sustancias diferentes. Coloque en el vaso con agua en hervor una muestra cada vez. 9. Complete la Tabla 2 y determine el calor específico de las muestras. No olvide acompañar a cada valor su error experimental.



Bloque

Muestra1 material: plomito

Muestra2 material: plomito oxido

Muestra3 material: dorado

m

120 ± 0,05

120 ± 0,05

120 ± 0,05

Ta

25

23,3

23,5

m

24,1 ± 0,05

70 ± 0,05

70,8 ± 0,05

Tb

95

99

98

Te

27,5

25

28

EVALUACION 1.- Defina el calor específico de un material. ¿Cuál es la diferencia con capacidad calorífica? 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. En general, el valor del calor específico depende del valor de la temperatura inicial. Se le representa con la letra (minúscula). De forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra (mayúscula). Por lo tanto, el calor específico es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa, esto es donde es la masa de la sustancia. El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada materia; por el contrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular.

2.- ¿Qué es un recipiente térmicamente aislado? describirlo y explicar como funciona Es aquel que mantiene una determinada temperatura en su interior para conservar el producto que se introduce en el. Recipiente térmico, funciona bajo el principio de conservar la temperatura de un sólido o líquido por mayor tiempo, por medio de aislarlo del ambiente utilizando compuestos de bajo coeficiente de conductividad térmica, o de transferencia de calor. Cualquier material puede transferir energía en forma de calor por tres mecanismos: Conducción (transferencia entre sólidos), convección (transferencia entre sólidos y fluidos "liquido o gas" o entre fluidos) y radiación (por medio de radiación infrarroja o luz). Un recipiente térmico reduce al máximo estos mecanismos, siendo un recipiente de material poco conductor de calor y permaneciendo cerrado herméticamente. 3.- ¿Qué es un calorímetro? El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. 4.- ¿Qué es un frasco Dewar? Un vaso Dewar es un recipiente diseñado para proporcionar aislamiento térmico, disminuir las pérdidas de calor por conducción, convección o radiación. Se utiliza para almacenar líquidos, fríos o calientes. El vaso Dewar es llamado así por su inventor, el físico escocés James Dewar. 5.-Investigue cuantos tipos de calorímetros hay en el mercado y cual es el uso de cada uno de ellos. CALORÍMETRO DE FLUJO La potencia es medida a través del calor de un fluido que fluye a través de la carga. Una indicación dela potencia es dada por la subida en la temperatura del fluido pasando del orificio de entrada al de salida. CARACTERISTICAS Las versiones de guías de ondas utilizan como fluido de trabajo agua. Mientras que el coaxial utiliza aceite y es construido para bajas frecuencias. Aire también puede ser usado, pero el uso de gases crea un problema adicional a causa del calor debido a la compresibilidad .Los calorímetros de flujo pueden manejar mayores potencias que los tipos estáticos. Su principal aplicación es

para potencias de muchos watts. Para medir las subidas de temperatura en un calorímetro usualmente se emplean termopilas, termómetros de resistencia y algunas veces termistores. CALORÍMETRO DE CAMBIO DE ESTADO Este tipo de calorímetro no es muy usado. El calor a ser medido funde una cantidad de sólido o hierve una cantidad de líquido. El medio está en equilibrio térmico y por eso todo el calor entrante es usado para producir el cambio de estado. 6.-Enumere y explique tres fuentes de error cometidos en este experimento.



 

Un error cometido seria con función al tiempo al notar unos cuantos minutos más o menos de lo indicado en la guía puede producir una variación en la temperatura. Al momento de medir la temperatura en equilibrio no lo pudimos medir exactamente ya que nos demoramos en ver aquella temperatura. Al momento de pesar los cilindros pudimos pesar exactamente pero pudo haber un error en unos cuantos gramos el cual hace una variación en el resultado.

7.-Si tenemos una pieza recientemente construida y observamos que su temperatura se encuentra por encima de los 500 0 c¿ como podemos medir su temperatura real si solamente tenemos un termómetro que mide como máximo hasta 1500c? Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico, después de un cierto tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que ambos cuerpos están a la misma temperatura. Un fenómeno físico análogo son los vasos comunicantes. Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB. Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A. En el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura TB>TA, el baño A eleva un poco su temperatura hasta que ambas se igualan.

RECOMENDACIONES  Se tiene que dar un buen uso al equipo, o sea al calorímetro, pues esto influye en los cálculos del calor específico; si se toma correctamente los datos el porcentaje de error será mínimo.  Aplicar adecuadamente las fórmulas y los datos de la experiencia.  No dejar al calorímetro abierto, esto ocasionaría muchos problemas en la experiencia.  Introducir rápidamente cilindro caliente al calorímetro, de esta manera no disminuirá el calor de este, siendo lo más exacto posible.

CONCLUSIONES  Se comprobó el principio de la conservación de la energía, el cual establece que la energía total inicial de un sistema es igual a la energía final total del mismo sistema.  Pudimos entender mejor los conceptos de calor, temperatura y calor específico.  Determinamos valores que fueron aproximados a los resultados teóricos, o sea a los esperados.  Se pudo concluir cuales fueron los materiales utilizados en la experiencia.  Los errores obtenidos son aceptables y se puede decir que la experiencia realizada fue exitosa.

ANEXOS -

CALOR ESPECIFICO

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