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1. LABORATORIO DE FISICA II
Experiencia #11
Calor especifico de los metales
2014

2. TABLA DE CONTENIDOS
 Introducción
 Marco teórico
 Objetivos
 Materiales e Instrumentos Utilizados y tema de estudio
 Descripción de la experiencia
 Tabla de Datos Obtenidas
 Observaciones
 Preguntas y respuestas
 Ejercicio

3. INTRODUCCIÓN
La cantidad de energía calorífica que cede o toma una sustancia al ponerse en
contacto con otra a diferentes temperaturas es posible de medir. Esta cantidad de
energía es la que se denomina calor. El calor es energía en tránsito la cual va de
los cuerpos con mayor temperatura hacia los cuerpos con menor temperatura. La
experiencia diaria nos dice que el calor es directamente proporcional a su masa y
al aumento de temperatura. El modelo matemático que se utiliza para determinar
este calor es: Q=m*c*(Tf - To) donde Q es el calor cedido o ganado por el cuerpo,
m es la masa del cuerpo y Tf, To es la temperatura final e inicial y c es calor
especifico del cuerpo, el cual es característico de él. El calor especifico se define
como la cantidad de calor que hay que suministrarle a la unidad de masa de una
sustancia o sistema para elevar su temperatura un grado. Entre mayor sea el calor
especifico de una sustancia mayor será la energía calorífica que se necesita para
elevar su temperatura. Las unidades de calor especifico son cal/gr. K o Joule/gr.
°C. Este se puede obtener despejando la ecuación de calor:
c=Q/m*(Tf – To).

4. MARCO TEORICO
Una variación en la temperatura de una sustancia es proporcional a la
cantidad de calor que se agrega o extrae de esta, o sea:
Escrito en forma de ecuación
Donde la constante de proporcionalidad es llamada capacidad calorífica de la
sustancia.
Sin embargo la cantidad de calor requerido para cambiar la temperatura de un
objeto es también proporcional a la masa de este, por lo tanto es conveniente
definir la cantidad llamada capacidad calorífica específica (o calor específico)
Que es la capacidad calorífica por unidad de masa de la sustancia. Así, la
ecuación (1) puede ser escrita como:
Donde el calor específico es la cantidad de calor (en calorías) necesaria para
incrementar la temperatura de 1 gramo de sustancia en 1 grado Celsius.
De hecho, la caloría es la unidad de calor definida como la cantidad de calor
requerido para incrementar la temperatura de de agua en 1°C. Por definición,
el agua tiene un calor específico de .
En la tabla mostrada a continuación se presentan los valores de los calores
específicos para algunos materiales.

5. 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.

6. TEMAS DE ESTUDIO
- Balance de calor
- Calor
- Calor especifico
- Capacidad calorífica
- Transferencia de calor
- Temperatura de equilibrio
MATERIALES:
- Calorímetro
- Termocupla
- Sensor de temperatura
- Nueces
- Varillas soportes
- Aro con nuez
- Calentador Noak
- Trípode
- Beaker plástico de 250ml
- Erlenmeyer de 100ml
- Pinzas de mordazas
- Mangueras plásticas

7. DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA Y RESULTADOS
Para esta experiencia se esperaba comprobar el calor especifico de tres
materiales distintos y comparar los resultados obtenidos con valores teoricos que
se nos dieron, Para empezar se ubicaron 3 cubos con una masa de 60 gramos
cada uno, hechos de Hierro, Laton y Aluminio en un beaker con agua a 100°C
calentado por un mechero bunsen y se coloco agua en en otro recipiente a la cual
se le otorgo un calor especifico de 4.180 J/(g*°C) a una temperatura inicial de
30°C para el Hierro, 30.9°C para el Laton y a 29.3°C para el Aluminio, pasados
suficientes minutos como para que cada metal se encontrase a 100 grados
inidvidualmente se metia a dicho material en un recipiente de agua a la respetciva
temperatura que se dio para cada material, rapidamente se sello hermeticamente
el recipiente y con un sensor se midio la temperatura dentro del recipiente el
tiempo suficiente para que se encontrara una temperatura de equilibrio dentro de
este, es decir que el agua y el metal se encontraran a la misma temperatura.
Por medio de formulas planteadas en el manual de laboratorio el CASSY lab
obtuvo un valores del calor especifico de cada metal cada segundo durante el
tiempo que les tomase encontrar su temperatura de equilibrio con el agua del
recipiente para cada uno, se obtuvo de esta manera un valor experimental para el
calor especifico de cada metal y un error en su punto mas bajo.
Los resultados obtenidos en las tablas fueron los siguientes:

8. HIERRO
LATON

9. ALUMINIO
Se puede notar que como era esperado entre más alto el calor especifico del
material, más tiempo le llevo alcanzar una temperatura de equilibrio teniendo en
cuenta que la temperatura inicial para el agua de los 3 metales era similar, se
notan errores un tanto altos probablemente debido a la exposición del metal a
100°C cuando se pasaba del beaker al contenedor hermético, el dar un valor
constante al agua cuando esta cambia ligeramente con relación a su temperatura
y el uso de un método no muy práctico para colocar el agua fresca y los metales
en un contenedor.

10. PREGUNTAS
1- Una sustancia que se calienta con rapidez, ¿tiene un calor especifico alto o
bajo? Explica tu respuesta.
2- Una sustancia que se enfría con rapidez, ¿tiene un calor especifico alto o bajo?
Explica tu respuesta.
R. 1-2: El calor especifico determina la cantidad de calor que toma elevar una
unidad de masa de un material a una temperatura de un grado, por lo tanto entre
más bajo sea el calor especifico menos calor necesitara para cambiar su
temperatura, por lo tanto se calentara y se enfriara más rápido que si su calor
especifico fuese alto, la respuesta es que ambas sustancias poseen un calor
especifico bajo.
3- Explique: ¿Porque el vapor a 100°C produce una quemadura más grave que el
agua a 100°C?
R. 3: El agua en estado líquido posee uno de los calores específicos más altos
conocidos por el ser humano, el calor especifico del agua en estado de vapor es
más bajo por lo tanto es capaz de ganar y ceder energía calorífica a una tasa más
elevada que el agua líquida y por ese motivo una quemadura por vapor es más
grave que una quemadura por líquido.
4- Explique: ¿Por qué las papas se cocinan más rápidamente cuando si se les
atraviesa con una aguja metálica?
R. 4: Los metales generalmente poseen un calor específico bajo por este motivo
son capaces de absorber el calor y ya que la papa probablemente posee menos
temperatura que la aguja, esta le pasa energía en forma de calor a la papa
acelerando así su cocción.

11. 5- Ejercicio. En una noche fría de invierno usted quiere proporcionarse calor y
tiene dos opciones: Un bloque de hierro de 10 kg. O una botella con 10 kg. De
agua caliente, a la misma temperatura del bloque de hierro. Cuál de estas dos
opciones escogería usted. Explique su respuesta.
R. 5: El calor especifico del hierro es de 0.450 J/(g*°C) mientras que el agua posee
un calor especifico de 4.1813 J/(g*°C), es decir, la botella de agua perderá
reducirá su temperatura a una rapidez más lenta que el hierro, así que la opción
más adecuada seria escoger la botella con agua caliente.