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CALOR ESPECIFICO DE LOS METALES LABORATORIO DE FISICA CALOR Y ONDAS INTEGRANTES NOMBRE

CODIGO

1

DAVID GOMEZ O.

101610107

2

JUAN VILLARREAL G.

101610129

3

DANIEL BARRIOS

101613270

GRUPO KD

DOCENTE: EDUARDO MARTINEZ

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA BARRANQUILLA 2016-02

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN............................................................................................... 3

MARCO TEÓRICO............................................................................................. 4

OBJETIVOS...................................................................................................... 5

DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA...................................................................6

MATERIALES................................................................................................... 7 Hierro........................................................................................................... 8 Aluminio...................................................................................................... 10 Latón.......................................................................................................... 12

OBSERVACIONES........................................................................................... 14

CONCLUSIÓN................................................................................................. 15

HOJA DE EVALUACIÓN................................................................................... 16

INTRODUCCIÓN El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsius. La relación entre calor y cambio de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la temperatura. Como estudiantes preocupados por el conocimiento de la fisica hemos elaborado este informe, donde se presentaran conocimientos referentes a calor especifico, cantidad de calor, calor absorbido, entre otros al igual que su definición, objeto, formulas y aplicaciones, Para llegar a la consecución de los principales objetivos se tomaron medidas con las herramientas e instrumentos habilitados en el laboratorio, junto a la plataforma Cassy lab que nos permitió realizar una matriz, para alojar datos. Así pudimos hallar el calor especifico de 3 bloques metales, tales como el hierro, latón y aluminio. Luego de ello se procedió a realizar las respectivas observaciones cálculos y confrontación de resultados, incluyendo la determinación del error porcentual, hasta que por último se llegase a una conclusión de lo hecho en base a los objetivos planteados en el comienzo de este escrito.

MARCO TEÓRICO El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsius. La relación entre calor y cambio de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la temperatura.

El calor específico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4,186 julios/gramo °C que es más alto que el de cualquier otra sustancia común. Por ello, el agua desempeña un papel muy importante en la regulación de la temperatura. El calor específico por gramo de agua es mucho más alto que el de un metal, como se describe en el ejemplo agua-metal. En la mayoría de los casos es más significativo comparar los calores específicos molares de las sustancias.

De acuerdo con la ley de Dulong y Petit, el calor específico molar de la mayor parte de los sólidos, a temperatura ambiente y por encima, es casi constante. A más baja temperatura, los calores específicos caen a medida que los procesos cuánticos se hacen significativos. El comportamiento a baja temperatura se describe por el modelo Einstein-Debye para el calor específico.

OBJETIVOS

• Determinar el calor específico de tres cuerpos utilizando un calorímetro y la capacidad de absorber calor de estos. • Utilizar el sistema Cassy Lab para la obtención de los datos solicitados. • Confrontar los datos experimentales hallados con los teóricos y expresar los errores cometidos.

DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA

En esta experiencia utilizamos 3 bloques de diferentes materiales (Hierro, latón, aluminio) para hallar su calor especifico, siguiendo estos pasos:  Ponemos los datos de la matriz Nº11 en el cassy lab  Colocamos a calentar el beaker de 250ml  Colgamos el bloque de hierro a una base por medio de una cuerda que había en el bloque, logrando así que quedará dentro del beaker flotando  Luego de unos minutos lo metimos en el calorímetro  Tomamos su temperatura inicial y la agregamos a nuestra matriz del cassy lab  Al llegar al calorímetro dimos click al reloj, y empezamos a agitar durante 3 minutos  Recogimos las tablas arrojadas sobre el bloque de hierro.  Seguimos los mismos pasos con los demás metales

MATERIALES

 Calorímetro

                 

Termocupla Sensor de temperatura Nueces Varillas soportes Aro con nuez Calentador Noak Tripode Beaker plástico de 250ml Erlenmeyer de 100ml Pinzas de mordazas Mangueras plásticas Malla de asbesto Tapones de caucho Termómetro Virutas de cobre, granallas de plomo, perlas de vidrio Interface Cassy lab PC Windows Balanza

t / min 0:00 0:05 0:10 t 0:15 / min 0:00 0:20 0:05 0:25 0:10 0:30 0:15 0:35 0:20 0:40 0:25 0:45 0:30 0:50 0:35 0:55 0:40 1:00 0:45 1:05 0:50 1:10 0:55 1:15 1:00 1:20 1:05 1:25 1:10 1:30 1:15 1:35 1:20 1:40 1:25 1:45 1:30 1:50 1:35 1:55 1:40 2:00 1:45 2:05 1:50 2:10 1:55 2:15 2:00 2:20 2:05 2:25 2:10 2:30 2:15 2:35 2:20 2:40 2:25 2:45 2:30 2:50 2:35 2:55 2:40 3:00 2:45 2:50 2:55 3:00

&J_A11 / °C DE DATOS TABLA 27.8 &J_A Hierro 30 11 / cm 31.3/ °C J(g*°C) 31.6 -0.019 31.7 0.202 31.6 0.336 31.6 0.363 31.5 0.379 31.7 0.368 31.6 0.368 31.5 0.358 31.4 0.373 31.6 0.368 31.5 0.352 31.5 0.347 31.4 0.363 31.4 0.358 31.6 0.352 31.3 0.342 31.5 0.342 31.5 0.368 31.4 0.331 31.4 0.357 31.3 0.352 31.5 0.342 31.4 0.347 31.5 0.331 31.4 0:0 27.8 0.357 31.4 0 10 0.341 0 31.1 0:1 31.6 10 0.352 31.4 5 0 0.341 31.4 0:3 31.6 10 0.341 31.4 0 0 0.315 31.4 0:4 31.6 10 0.341 31.4 5 0 0.341 31.3 1:0 31.6 10 0.341 0 0 31.3 1:1 31.4 10 0.341 t/ m1 / 5 0 0.346 min gr 1:3 31.3 10 0.336 0 0 0.336 1:4 31.4 10 5 0 2:0 10 0 31.5 0 2:1 10 5 31.4 0 2:3 10 0 31.4 0 2:4 10 5 31.4 0 3:0 10 0 31.3 0

E/ %

10 60 4.18 28 0 0.445 -81.9 10 1490 60 4.18 28 0 0.445 .7 10 1510 60 4.18 28 0 0.445 .6 10 1510 60 4.18 28 0 0.445 .6 10 ct / 1489 60 4.18 28 0 0.445 c / J/ J/ .1 10 m2 / (g*° T1 / T2 / (g*°1406 60gr 4.18 C) 28 °C 0 °C0.445 C) .4 Q/J 10 60 4.18 28 0 0.445 1365 10 1406 60 4.18 28 0 0.445 .4 10 1467 60 4.18 28 0 0.445 .7 10 1404 60 4.18 28 0 0.445 .8 10 1404 60 4.18 28 0 0.445 .8 10 1404 60 4.18 28 0 0.445 .8 10 1383 60 4.18 28 0 0.445 .4

0.01 9 0.36 3 0.36 8 0.36 8 0.36 3 / cm 0.34 J(g* 2 °C) 0.33 1 0.34 2 0.35 7 0.34 1 0.34 1 0.34 1 0.33 6

104. 2 18.4 17.3 17.3 18.5 23.3 25.6 23.3 19.7 23.3 23.3 23.3 24.6

Aluminio t / min 0:00 0:05 0:10 0:15 0:20 0:25 0:30 0:35 0:40 0:45 0:50 0:55 1:00 1:05 1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35 1:40 1:45 2:00 2:05 2:10 2:15 2:20 2:25 2:30 2:35 2:40 2:45 2:50 2:55 3:00

cm / J(g*°C) -0.025 0.043 0.455 0.528 0.686 0.707 0.739 0.739 0.739 0.739 0.75 0.728 0.739 0.739 0.739 0.76 0.728 0.782 0.782 0.76 0.739 0.717 0.739 0.717 0.739 0.707 0.686 0.686 0.717 0.717 0.739 0.76 0.675 0.664 0.728

t / min 0:00 0:05 0:10 0:15 0:20 0:25 0:30 0:35 0:40 0:45 0:50 0:55 1:00 1:05 1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35 1:40 1:45 2:00 2:05 2:10 2:15 2:20 2:25 2:30 2:35 2:40 2:45 2:50 2:55 3:00

&J_A11 / °C 28.7 29 31.1 31.4 32.1 32.2 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.3 32.4 32.4 32.4 32.5 32.3 32.6 32.6 32.5 32.4 32.3 32.4 32.3 32.4 32.2 32.1 32.1 32.3 32.3 32.4 32.5 32.1 32 32.3

t / &J_A1 m2 c / J/ T1 / T2 / min 1 / °C / gr (g*°C) °C °C 0:0 0 0:1 5 0:3 0 0:4 5 1:0 0 1:1 5 1:3 0 1:4 5 2:0 0 2:1 5 2:3 0 2:4 5 3:0 0

28.7

60

4.18

31.4

60

4.18

32.4

60

4.18

32.4

60

4.18

32.4

60

4.18

32.5

60

4.18

32.6

60

4.18

32.3

60

4.18

32.4

60

4.18

32.2

60

4.18

32.3

60

4.18

32.5

60

4.18

32.3

60

4.18

28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8 28. 8

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Q/J 105. 3 2172 .1 2997 .1 2997 .1 2997 .1 3079 .9 3162 .6 2914 .3 2997 .1 2874 .3 2914 .3 3079 .9

100 2957

cm / J(g*° C) 0.02 5 0.52 8 0.73 9 0.73 9 0.73 9 0.76 0.78 2 0.71 7 0.73 9 0.70 7 0.71 7

E/ %

ct / J/ (g*°C)

102. 7 0.902 41.5 0.902 18.1 0.902 18.1 0.902 18.1 0.902 15.7 0.902 13.3 0.902 20.5 0.902 18.1 0.902 21.6 0.902 20.5 0.902

0.76 15.7 0.902 0.72 8 19.2 0.902

Latón

&J_ m1 m2/ &J_A11 A11 / gr t / min °C/ gr / °C 0:00 28.1 0:05 30.5 0:10 31.2 0:15 cm / 31.2 t / min 0:20J(g*°C) 31.3 0:00 0:250.013 31.5 0:05 0:300.252 31.2 0:10 0:350.325 31.2 0:15 0:400.325 31.3 0:20 0:450.335 31.2 0:25 0:500.351 31.3 0:30 0:550.325 31.1 0:35 1:000.325 31.1 0:40 1:05 0.33 31.4 0:45 1:100.325 31.4 0:50 1:15 0.33 31.4 0:55 1:200.314 31.3 1:00 1:250.314 31.3 1:05 1:300.345 31.3 1:10 1:35 0.34 31.3 1:15 1:400.345 31.4 1:20 1:450.335 31.4 1:25 2:000.335 31.1 1:30 2:050.335 31.2 1:35 2:100.335 31.2 1:40 2:150.345 31.1 1:45 2:20 0.34 31.2 2:00 2:250.309 31.3 2:05 2:300.319 31.1 2:10 2:350.324 31.3 2:15 2:400.309 31.4 2:20 2:450.319 31.4 2:25 2:500.335 31.4 2:30 2:550.314 31.2 c/ 2:35 3:000.329 31.2 J/ 2:40t / 0.34 (g*° 2:45 0.34 min C) 0:0 27.8 2:50 0.3410 0 2:55 0.3240 6 0 4.18 3:00 0.324 0:1 31.6 10 6 5 0 0 4.18 0:3 10 6 0 31.6 0 0 4.18 0:4 10 6 5 31.6 0 0 4.18 1:0 10 6 0 31.6 0 0 4.18 1:1 10 6 5 31.4 0 0 4.18 1:3 10 6 0 31.3 0 0 4.18 1:4 10 6 5 31.4 0 0 4.18 2:0 10 6 0 31.5 0 0 4.18 2:1 10 6

ct / cm J/ / T1 / T2 / (g*° J(g* °C °C C) Q / J °C) 2 10 0.01 8 0 0.390 81.9 9 2 10 1490 0.36 8 0 0.390 .7 3 2 10 1510 0.36 8 0 0.390 .6 8 2 10 1510 0.36 8 0 0.390 .6 8 2 10 1489 0.36 8 0 0.390 .1 3 2 10 1406 0.34 8 0 0.390 .4 2 2 10 0.33 8 0 0.390 1365 1 2 10 1406 0.34 8 0 0.390 .4 2 2 10 1467 0.35 8 0 0.390 .7 7 2 10 1404 0.34

E/ % 104 .2 12. 3 12. 5 12. 5 12. 3 18. 6 19. 6 16. 4 14. 6 16.

OBSERVACIONES  El aluminio es el metal de los tres que mas tiene calor especifico, como vemos en los datos arojados.  El hierro es el segundo metal de los tres que más tiene calor especifico, 0.365 en la experiencia y 0.445 de valor teórico  El latón de los tres es el que menos calor especifico llega a tener 0.363 en el la experiencia y 0.390 de valor teorico  En la graficas podemos observar que tanto la temperatura y el calor especifico, aumentan los primeros segundos ya después se mantienen constantes.  La temperatura de los 3 bloques se mantuvo pareja, el latón vimos que tuvo una leve alza en ella.

CONCLUSIÓN

De la anterior experiencia se puede concluir que:



El calor específico para cada tipo de material no es igual, ya que es una magnitud que depende esencialmente de las propiedades física internas de cada



material. Si un cuerpo pierde o libera calor existe otro cuerpo que absorbe o gana esa



cantidad de calor, a lo que se denomina equilibrio térmico. El calorímetro es un instrumento muy útil para determinar calores específicos



desconocidos de determinados cuerpos, excluyendo al medio externo. Los cuerpos con mayor calor específico requieren más calor para calentarlos y



los de menor calor específicos menos calor. La presencia de errores puede ir relacionada con la toma de medidas, puesto que son medidas no precisas.

HOJA DE EVALUACIÓN Una sustancia que se calienta con rapidez tiene una capacidad calorifica ALTA O BAJA?¿PORQUE? Baja capacidad calorifica,si para incrementar en un grado la temperatura de la unidad de masa de dicha sustancia se precisa poca energia,es porque dicha sustancia almacena poca energia en ese grado,de manera que tambien se enfria rapido si se pone encontacto

con algo frio (aunque aqui tambien interviene la conductividad termica),sin embargo el copmportamiento general de las sustancias de bajo calor especifico es el de calentarse y enfriarse rápido ¿Una sustancia que se enfría con rapidez, ¿tiene una capacidad calorífica específica alta o baja? Explique Tiene una capacidad calórica baja. Si considera el calor como un líquido y la sustancia como un recipiente. Si el recipiente se vacía o se llena rápido, es que cabía poco líquido. Igual con el calor. ¿Porque el vapor a 100°C produce una quemadura mucho más intensa que el agua a 100°C? El vapor puede estar a temperaturas mucho mas altas q el agua,el agua hierve a los 100 y jamas pasa de los 130,el vapor a alta presion (de maquina) puede pasar de los 300 o 400 grados.Y la quemadura es mas grave x eso mismo,el vapor si esta a buena presion (unos 200 grados) es como exponerse directamente al fuego. ¿Por qué se pueden cocinar mas rapido las papas cuando han sido atravesadas por una aguja metalica? Porque por esa perforacion entraria el calor que cocinaria su interior.