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informe 6

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Laboratorio de Ciencias Básicas aplicadas
Practica de laboratorio N°6
Calor especifico de solidos
Alumno (s):
Apellidos y Nombres: Nota:
Bustamante Tapia, Cynthya
Minaya Ortega, Sebastian
Profesor: Vásquez Porras, César Antonio
Programa
Profesional:
Laboratorio de Ciencias
Básicas Aplicadas
Grupo: C11_A
Fecha de entrega: 08 05 19
Mesa de
trabajo:
02
CURSO:C B A
LABORATORIO N°6
CUESTIONARIO
1) ¿Podrías determinar el calor específico de las muestras usadas en este experimento
enfriando el metal a la temperatura del hielo en vez de calentarlo como se hizo en
la experiencia? Explica
Si, estos buscan el equilibrio térmico. Por la ley cero de la termodinámica, cuando 2
cuerpos estas en equilibrio térmico con un tercero estos están en equilibrio térmico entre
sí.
2) ¿Podrías determinar el calor específico de una sustancia desconocida sin
necesidad de hacer uso de una sustancia de referencia como el agua? Explica.
Si, se puede utilizar otra sustancia de referencia, solo se necesita el Ce de las nuevas
sustancias de referencia. También el Q=CE M*T
3) Si se triplicara el espesor de las paredes del calorímetro ¿Variaría el intercambio
de calor?, explique su respuesta.
Si, al triplicar el espesor del calorímetro aumenta su masa y eso varian el intercambio de
calor.
4) ¿Qué viene a ser la energía calorífica absorbida por una sustancia cuando la
temperatura es incrementada?
Es la energía que se necesario para variar la temperatura de un gramo de sustancia.
5) ¿Cuánto es el equivalente en agua del calorímetro?
Agua del calorímetro 1 cal/g °C = 100%
0.0226 cal/g °C = x
X=2.26 agua.
6) ¿Qué evidencia dan los resultados de esta experiencia para justificar que el agua
tiene un calor específico más alto que los materiales considerados
7) Si la temperatura del rollo de cobre hubiera sido 800 ºC ¿Cuál hubiera sido la
temperatura de equilibrio de la mezcla?
8) ¿Qué porcentaje de error has introducido al despreciar el equivalente en agua del
termómetro? El calor específico hallado tendría un valor mayor o menor al
considerar el calor absorbido por el termómetro. Demuestra tu respuesta
9) La temperatura muy alta en la atmosfera puede ser de 700 o
C. Sim embargo, un
animal ahí se podría congelar y morir en vez de asarse. Explique
OBJETIVOS
1) Determinar el calor específico de un cuerpo sólido por el método de las mezclas.
2) Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales
y realizar un análisis gráfico utilizando como herramienta el software
CapstoneTM
.
3) Utilizar el software CapstoneTM
para verificación de parámetros estadísticos
respecto a la información registrada.
MATERIALES
o Computador con programa PASCO Capstone instalado.
o Mordaza de mesa.
o Nuez Doble.
o Pinza Universal.
o Varilla de 60 cm.
o Cocina eléctrica.
o USB Link.
o Sensor de temperatura.
o Vaso calorímetro.
o Cuerpos metálicos 2 piezas.
o Vaso precipitado.
o Pabilo.
Instrumento
Fig.1: sensor de temperatura
Este sensor nos brinda las
diferentes temperaturas que
vamos a trabajar en este
laboratorio tales como la T° de
equilibrio del calorímetro (Al),
etc.
Fig.2: vaso calorimetro
Este instrumento (Al) nos será útil
para hallar la temperatura de
equilibrio al llenarlo con agua y
luego introducir el material
metálico a una alta temperatura.
Nos servirá para calentar el vaso
precipitado y a su vez el mismo
material metálico.
Fig.3: cocina eléctrica
Fig.4: pinza universal
Funciona para ayudar sostener
materiales en altas temperaturas
como en este caso el vaso
precipitado ya calentado.
Fig.5: cuerpos metálicos
En este laboratorio hallaremos la
temperatura del material (plomo)
en diferentes casos.
Fig.6: Programa Pasco capstone
Mediante este programa se podría
visualizar los datos recogidos de
diferentes sensores, analizarlos y
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  • 1. Laboratorio de Ciencias Básicas aplicadas Practica de laboratorio N°6 Calor especifico de solidos Alumno (s): Apellidos y Nombres: Nota: Bustamante Tapia, Cynthya Minaya Ortega, Sebastian Profesor: Vásquez Porras, César Antonio Programa Profesional: Laboratorio de Ciencias Básicas Aplicadas Grupo: C11_A Fecha de entrega: 08 05 19 Mesa de trabajo: 02 CURSO:C B A LABORATORIO N°6
  • 2. CUESTIONARIO 1) ¿Podrías determinar el calor específico de las muestras usadas en este experimento enfriando el metal a la temperatura del hielo en vez de calentarlo como se hizo en la experiencia? Explica Si, estos buscan el equilibrio térmico. Por la ley cero de la termodinámica, cuando 2 cuerpos estas en equilibrio térmico con un tercero estos están en equilibrio térmico entre sí. 2) ¿Podrías determinar el calor específico de una sustancia desconocida sin necesidad de hacer uso de una sustancia de referencia como el agua? Explica. Si, se puede utilizar otra sustancia de referencia, solo se necesita el Ce de las nuevas sustancias de referencia. También el Q=CE M*T 3) Si se triplicara el espesor de las paredes del calorímetro ¿Variaría el intercambio de calor?, explique su respuesta. Si, al triplicar el espesor del calorímetro aumenta su masa y eso varian el intercambio de calor. 4) ¿Qué viene a ser la energía calorífica absorbida por una sustancia cuando la temperatura es incrementada? Es la energía que se necesario para variar la temperatura de un gramo de sustancia. 5) ¿Cuánto es el equivalente en agua del calorímetro? Agua del calorímetro 1 cal/g °C = 100% 0.0226 cal/g °C = x X=2.26 agua. 6) ¿Qué evidencia dan los resultados de esta experiencia para justificar que el agua tiene un calor específico más alto que los materiales considerados 7) Si la temperatura del rollo de cobre hubiera sido 800 ºC ¿Cuál hubiera sido la temperatura de equilibrio de la mezcla? 8) ¿Qué porcentaje de error has introducido al despreciar el equivalente en agua del termómetro? El calor específico hallado tendría un valor mayor o menor al considerar el calor absorbido por el termómetro. Demuestra tu respuesta 9) La temperatura muy alta en la atmosfera puede ser de 700 o C. Sim embargo, un animal ahí se podría congelar y morir en vez de asarse. Explique
  • 3. OBJETIVOS 1) Determinar el calor específico de un cuerpo sólido por el método de las mezclas. 2) Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y realizar un análisis gráfico utilizando como herramienta el software CapstoneTM . 3) Utilizar el software CapstoneTM para verificación de parámetros estadísticos respecto a la información registrada. MATERIALES o Computador con programa PASCO Capstone instalado. o Mordaza de mesa. o Nuez Doble. o Pinza Universal. o Varilla de 60 cm. o Cocina eléctrica. o USB Link. o Sensor de temperatura. o Vaso calorímetro. o Cuerpos metálicos 2 piezas. o Vaso precipitado.
  • 4. o Pabilo. Instrumento Fig.1: sensor de temperatura Este sensor nos brinda las diferentes temperaturas que vamos a trabajar en este laboratorio tales como la T° de equilibrio del calorímetro (Al), etc. Fig.2: vaso calorimetro Este instrumento (Al) nos será útil para hallar la temperatura de equilibrio al llenarlo con agua y luego introducir el material metálico a una alta temperatura. Nos servirá para calentar el vaso precipitado y a su vez el mismo material metálico.
  • 5. Fig.3: cocina eléctrica Fig.4: pinza universal Funciona para ayudar sostener materiales en altas temperaturas como en este caso el vaso precipitado ya calentado. Fig.5: cuerpos metálicos En este laboratorio hallaremos la temperatura del material (plomo) en diferentes casos. Fig.6: Programa Pasco capstone Mediante este programa se podría visualizar los datos recogidos de diferentes sensores, analizarlos y obtener los datos.
  • 6. ANALIZIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)
  • 7. FUNDAMENTO TEORICO El calor específico (c) de una sustancia, es la cantidad de calor (medido en calorías) requerido para que un gramo de dicha sustancia, eleve su temperatura en 1 °C. El calor ganado o perdido por un cuerpo es igual al producto de sus masas, su calor específico y el cambio de temperatura. Fig.7: el calor especifico de la atmosfera. ΔQ = m c (Tf – Ti) El método más común usado en la determinación de cambios de calor es el método de las mezclas, basado en el principio de la conservación de la energía, en el cual dos o más sistemas que tienen temperaturas diferentes son puestos en contacto, de tal forma que intercambien calor hasta que todos ellos adquieren la misma temperatura (temperatura de equilibrio). Como un resultado del intercambio, los cuerpos de más alta temperatura cederán calor a los cuerpos de temperatura mas baja, de manera que la cantidad de calor perdido por algunos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganado por los otros.
  • 8. Un cuerpo de masa M, cuyo calor especifico c se desea determinar es calentado hasta alcanzar una temperatura T y luego introducido rápidamente a un calorímetro de masa Mc, y cuyo calor especifico cc el cual contiene en su interior una masa de agua MA, todos estos a una temperatura inicial Ti. La mezcla alcanzara una temperatura intermedia de equilibrio TEq. Aplicando el principio de conservación de la energía tendremos que el calor perdido por el cuerpo debe ser igual al calor absorbido por el agua, el calorímetro y el termómetro. Esto es: M csólido (T – TEq) = MAgua cAgua (TEq – Ti) + Ccalorimetro (TEq – Ti) (2) De donde: csólido Que nos determina el calor específico c del cuerpo. Este es el fundamento del método de las mezclas. Es necesario observar que este método solo conduce a la determinación del calor específico promedio en un intervalo de temperaturas un poco amplio. El calorímetro que usaremos está cubierto de una envoltura de material térmicamente aislante para minimizar tanto la perdida como la absorción de calor, pero no elimina este factor completamente ya que es prácticamente imposible aislar cualquier sistema del medio que lo rodea y eliminar un intercambio de calor. El equivalente en agua es un término frecuentemente en calorimetría. Es la masa de agua que requiere la misma cantidad de calor para aumentar su temperatura en un grado como el que se requiere para aumentar la temperatura del cuerpo en un grado. El equivalente del agua es el producto de la masa de un cuerpo y la capacidad térmica del material del cuerpo M AcA C T E q T
  • 9. PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS: Experimento 1: 1) Se toma las mediciones de los materiales que se van a utilizar en este laboratorio. Fig.8: el pesado del cuerpo metálico (plomo) 2) Se hace el montaje del experimento con las indicaciones del profesor. Fig.9: montaje del experimento
  • 10. 3) Se procede a encender la cocina eléctrica calentando el vaso precipitado hasta que el agua en su interior se esté evaporando. Fig.10: mediciones de temperatura del material metálico(plomo) 4) Luego con la pinza universal se retira el material metálico (plomo) e inmediatamente se introduce en el calorímetro(Al) lleno de agua. Fig.11: el calorímetro lleno de agua con el material metálico 5) Se toman la temperatura de equilibrio con el sensor de temperatura.
  • 11. TABLA 1. Calor específico de plomo Clase de metal usado Plomo,Pb Calor especifico teórico (Cal/g°C) 0.0320 cal/g c° Medición 1 Capacidad calorífica del calorímetro C 5.427 cal/ c° Masa del cuerpo metálico M 99.78 g Masa de agua 46.55 g Temperatura inicial del sistema Ti 26.6 c° Temperatura inicial del cuerpo caliente T 99.3 c° Temperatura de equilibrio TEq 31.6 c° Calor especifico experimental 0.07715 cal/g c° Error porcentual 141.093 % E(% ) Vbibliografico Vexp erimental 100% Vbibliografico cAl = 0.2250 cal/gr ºC Aluminio cCu = 0.0931 cal/gr ºC Cobre cFe = 0.1146 cal/gr ºC Hierro cPb = 0.0320 cal/gr ºC Plomo cCb = 0.0577 cal/gr ºC Estaño cZn = 0.0925 cal/gr ºC Zinc cACE = 0,106 cal/gr ºC Acero Tabla 2: calor especifico teórico de diferentes materiales metálicos
  • 12. Figura 12: tabla de temperatura de equilibrio entre el agua y el calorímetro(Al).
  • 13. Figura 13: grafica de la temperatura de equilibrio del agua con el calorimetro(Al)
  • 14. Figura 14: tabla de la temperatura del punto de ebullición del agua con el plomo
  • 15. Figura 15: grafica de la temperatura del punto de ebullición del agua con el plomo
  • 16. Figura 16: tabla de la temperatura de equilibrio del plomo - el agua - el calorímetro(Al)
  • 17. Figura 17: grafica de la temperatura de equilibrio del plomo - el agua - el calorímetro(Al)
  • 18. Experimento 2: 1) Se pesa el material metálico (acero). 2) Con el montaje ya echo se enciende la cocina eléctrica así calentando el material metálico(acero). 3) Luego se introduce el material metálico al calorímetro para hallar la temperatura de equilibrio. TABLA 2. Calor específico de acero Clase de metal usado Acero Calor especifico teórico (Cal/g°C) 0.106 cal/g c° Medición 1 Capacidad calorífica del calorímetro C 5.427 cal/ c° Masa del cuerpo metálico M 49.68 g Masa de agua 53.86 g Temperatura inicial del sistema Ti 26.6 c° Temperatura inicial del cuerpo caliente T 99.3 c° Temperatura de equilibrio TEq 33.2 c° Calor especifico experimental 0.119157 cal/g c° Error porcentual 12.4123 % E(% ) Vbibliografico Vexp erimental 100 % Vbibliografico
  • 19. Figura 18: tabla de la temperatura del punto de ebullición del agua con el acero
  • 20. Figura 19: grafica de la temperatura del punto de ebullición del agua con el acero
  • 21. Figura 20: tabla de la temperatura de equilibrio del acero - el agua - el calorímetro(Al)
  • 22. Figura 21: grafica de la temperatura de equilibrio del acero - el agua - el calorímetro(Al)
  • 23. APLICACIONES EN LA ESPECIALIDAD  En la minaría en la parte de fundición es necesario el uso del calor especifico.  En la creación de materiales cotidianos como: termos, aislantes de calor en casas.  En la modelación de metales como el cobre, oro, plata, etc. Observaciones:  Una buena ubicación de los instrumentos que usamos en nuestras prácticas de laboratorio hará que se desarrollen de manera eficaz y la toma de datos sea de mejor valor para nuestros resultados.  Con el primer material  Tenemos que zerar los sensores antes del experimento debido a que si no nos saldría demasiado irregular los resultados.  El sensor de fuerza halla, como su nombre lo dice la fuerza del móvil o carrito que se experimentamos en el laboratorio.  Se consideró la masa de la porta pesas así que la masa total era diferente al de la hoja que entrego al profesor de laboratorio.  El montaje realizado era un movimiento rectilíneo uniforme es decir que se puede hallar la aceleración. Conclusiones: 1) Hallamos el calor especifico de los cuerpos solidos atreves del método de las mezclas. 2) Utilizamos eficientemente el programa Pasco y logramos analizar de manera efectiva las herramientas de este software. 3) La variación porcentual de los materiales puede variar en gran medida dependiendo de que material se esté trabajando.
  • 24. Bibliografía "Física Universitaria ", Sears - Zemansky, Young - Freedman, Volumen 2, novena edición. Fundamentos de física RaymodA.Serway-Jerry S.FaughnEditorial Thomson Bibliografía virtual: Sc.ehu.es Accedido el 10 de mayo,2019, desde https://es.slideshare.net/MKatherineRDuran/conservacion-de-la-energa-mecnica Google Accedido el 10 de mayo,2019,desde https://www.google.com/search?biw=1366&bih=657&tbm=isch&sa=1&ei=iRvJXOSaO4Go_Qb MlZegCg&q=conservacion+de+la+energia+informe+aplicaciones&oq=conservacion+de+la+ene rgia+informe+aplicaciones&gs_l=img.3...2486.5374..5955...0.0..1.501.2797.0j9j1j1j1j1......1....1 ..gws-wiz-img.KI9RSg0MulI#imgrc=nwP2WWoTniCcaM: