• Author / Uploaded
• Melany R. Cari

• Categories
• Calor
• Capacidad calorífica
• Temperatura
• Caloría
• Expansión térmica

Citation preview

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

CALOR Y TEMPERATURA 1. OBJETIVO:  Determinar el calor específico de diferentes metales.  Analizar los efectos del calor en las dimensiones de los cuerpos. 2. FUNDAMENTO TEORICO:

CALOR: es la energía en tránsito (en movimiento) entre 2 cuerpos o sistemas, proveniente de la existencia de una diferencia de temperatura entre ellos. Unidades de Cantidad de Calor (Q) Las unidades de cantidad de calor (Q) son las mismas unidades de trabajo (T). 1 kgm= 9,8 J 1 cal = 4,186 J 1 J = 107 erg 1 kcal = 1000 cal = 10³ cal 1 kgm= 9,8.107 erg 1 BTU = 252 cal

Un calorímetro es un recipiente aislado del exterior que se emplea para realizar medidas calorimétricas, tales como calores específicos, calores de fusión, ebullición.. . etc. Se define el equivalente en agua de un calorímetro como la masa de agua que absorbería la misma cantidad de calor que el calorímetro para la misma variación de temperatura. Vamos a utilizar el método de las mezclas para encontrar este valor. Supongamos inicialmente el calorímetro a temperatura ambiente, tamb, añadimos una cantidad de agua m, también a temperatura ambiente, tamb. A continuación añadimos la misma cantidad de agua, magua a una temperatura inferior, tfria. Esperamos un tiempo hasta que se alcanza la temperatura de equilibrio, teq. Entonces se debe verificar que el calor cedido por el calorímetro y el agua añadida será igual al calor absorbido por el agua fría:

(K + m)Ce (agua) (tamb - teq) = magua Ce (agua) (teq - tfria)… (1) donde K es el equivalente en agua del calorímetro, que podremos obtener simplemente despejando. Para medir el calor específico del metal -cantidad de calor que hay que añadir a un gramo de una sustancia para aumentar su temperatura un grado centígrado procedemos de forma análoga. Mezclamos una masa de agua ma, a una cierta temperatura ta, por debajo de la temperatura ambiente, con la pieza de metal de masa ms, y a una temperatura ts (temperatura ambiente). El calor cedido por el metal será absorbido por el agua y el calorímetro.

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

msCe (ts - teq) = Ce (agua) (ma + K) (teq - ta) … (2) donde Ce es el calor específico del metal. Consideraremos el calor específico del agua igual a 1 cal/ g° C. 3. MATERIALES:

Anillo gravesante

Esfera de acero

Sistema de dilatación

Cocina eléctrica

Calorimetro

Agua

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

TERMÓMETRO

CALOR Y TEMPERATURA

PROBETA 100 ml

CILINDROS DE COBRE, ALUMINIO Y ACERO

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

4. PROCEDIMIENTO: DILATACION TÉRMICA:

EXPERIMENTO 1: 1. Primero probamos si la esfera de acero pasa por el anillo gravesante.

2. Luego se coloca la esfera de acero en la cocina eléctrica con cuidado para que se caliente.(5 minutos)

3. Cuando se retiró la esfera de la cocina, se quiso probar si pasaba por el anillo gravesante, pero la esfera aumento su volumen por efecto de la temperatura, por eso no se logró pasar completamente la esfera por el anillo.

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

4. Después calentamos el anillo y la esfera en la cocina eléctrica. Nos fijamos que en esta ocasión si paso la esfera por el anillo.

RESULTADOS: 1. Explicar porque la esfera no paso por el anillo gravesante:

Un incremento de temperatura implica, normalmente, un aumento de las distancias interatómicas (y por tanto, una dilatación) debido al incremento de la vibración térmica de cada un de los átomos. 2. Explicar porque si paso la esfera por el anillo.

En este caso se calentó el anillo y la esfera. Cuando la temperatura de un cristal varia, se produce un cambio en sus dimensiones (dilata o contrae), y a menudo deforma, que se conoce como dilatación térmica. Cuando se recupera la temperatura inicial, se recuperan las dimensiones y la forma, y por tanto, el fenómeno es reversible.

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

EXPERIMENTO N° 02: CAPACIDAD CALORÍFICA:

𝒌=

𝑸 𝒄𝒂𝒍 ( ) ∆𝑻 °𝑪

1. Se mide en la probeta 60 mL de H2O a temperatura ambiente.

2. Se vierte esta agua al calorímetro. Se mide con el termómetro la temperatura del agua del calorimetro la T° baja de 22°C a 19.5°C .También se pone a calentar agua 60 ml

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

3. Se mezcla el agua fría y caliente en el calorímetro(1 cuerpo caliente y 2 cuerpos fríos) mc= 60g

TiC= 50°

mf= 60g

TiF= 19,5°

Teq= 31°C

Qganado=Qperdido Ccalorímetro + QH2O FRIA = QH2O caliente 𝐾∆𝑇 + 𝑚𝑞 𝐶 ∆𝑇 = 𝑚𝑐 𝐶∆𝑇 K= mc → Q=mc∆T m= masa (g)

c= calor especifico (cal/g°C)

CH2O= 1 cal/g°C

k(31-19.5)+60.1(31-19.5)=60 x 1 (50-31) k=39.19 J CALCULAR EL VALOR DE K , ERROR PORCENTUAL, TEORICO DEL ALUMINIO:

mc= 26g mf= 250g

TiC= 95° TiF= 20,05°

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

Teq= 26.5°C K (20,05-26.5)+250.1(6.45)=26 x 1 (68.5) K= 1.1 1.1(20.05−26.5)+250.1(20.05 − 26.5) 106.6 (95−26.5)

= Al

0.223=Al

ERROR TEÓRICO PORCENTUAL DEL ALUMINIO:

𝑪𝒆−𝝈 𝑿 𝟏𝟎𝟎 % 𝑪𝒆

0.217 − 0.233 𝑥 100% = 7.373% 0.217

CALCULAR EL ERROR PORCENTUAL, TEORICO DEL ALUMINIO: mc= 98g mf= 250g

TiC= 98° TiF= 26°

Teq= 28°C 39.19(2) + 250.1(2) = 𝐶𝑢 98(70)

0.084=Cu

𝑪 𝒆−𝝈 𝑪𝒆

𝑿 𝟏𝟎𝟎 %

0.093 − 0.084 𝑥 100% = 𝟗. 𝟔𝟕𝟕% 0.093

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA N° 10

CALOR Y TEMPERATURA

DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Cualquier material, de cualquier composición, requiere siempre de la misma cantidad de energía para incrementar su temperatura en un grado; en otras palabras, la capacidad térmica de los materiales es una constante (siempre y cuando no cambie su composición ni sus dimensiones). CONCLUSIONES:    

El cambio de temperatura produce un cambio de longitud, de área y de volumen en todas las sustancias. La capacidad térmica es característica de un objeto en particular, pero la capacidad térmica específica caracteriza a una sustancia El agua tiene una capacidad para almacenar energía mucho mayor que casi todos los materiales comunes. Una cantidad de agua relativamente pequeña absorbe una gran cantidad de calor que produce un aumento de temperatura de poca magnitud.

BIBLIOGRAFIA:



Santillana, Física 1, ed. Santillana La Paz, Bolivia, 2008, 144p



Cervantes, L., De la Torre, N., Trejo, L.M. y Verdejo, J.A. (2001). Fenómenos térmicos. Trabajo final, Diplomado en Ed. Química II. México.



Hewitt, P.G. (1999). Física Conceptual. México: Addison Wesley Longman