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Informe Calor específico

Calor Específico Laboratorio de Física B, ESPOL

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
                  INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS
                    LABORATORIO DE FISICA B



Título de la práctica:

                     Calor específico

Profesor:

       Ing. José Alexander Ortega Medina

Nombre:

                 Robert Roca Figueroa

Fecha de entrega del informe:

            Miércoles, 27 de julio de 2011

Paralelo:

                               6

Año - Término:

                     I Término 2011
 RESUMEN:
Mediante esta práctica se estudió calor específico de los sólidos, calculando
también el calor específico de una sustancia desconocida

La práctica a realizar se tomó una muestra sólida desconocida, se introdujo
dentro de un receptor metálico con alta temperatura y se sometió a un
contacto térmico con agua en temperatura ambiente en el interior de un
calorímetro. Se esperó a que alcance una temperatura de equilibrio (>85    y
mediante los respectivos cálculos poder obtener el calor especifico de dicho
cuerpo desconocido.

Como resultado se obtuvo un calor específico de 0.116          y se concluyó
que el sólido desconocido es de Hierro debido a la aproximación de su calor
específico (0.113

Se obtuvo un 2,65% de error.


    OBJETIVO:
Calcular experimentalmente el calor específico de un cuerpo desconocido
mediante el método de las mezclas.

    EQUIPO:
     Calorímetro
     Termómetro
     Botella térmica
     Muestra sólida
     Receptor metálico
     Agua
     Agitador


    FUNDAMENTO TEÓRICO:
La temperatura es una propiedad que tienen los cuerpos, para determinar si
están o no en equilibrio térmico con otros. Los instrumentos diseñados para
medir la temperatura se los conoce con el nombre de “termómetros”. Para
elevar la temperatura de un cuerpo se le debe añadir calor y la cantidad de
calor (Q) requerida es proporcional a la masa m del cuerpo y a la elevación
de la temperatura ΔT.
Para convertir ésta expresión en una ecuación, introducimos el valor de la
constante c.


Esta constante c, es una constante de proporcionalidad y se la denomina
"CALOR ESPECÍFICO". Se define como calor específico de una sustancia
a la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado Celsius la
temperatura de 1 g de dicha sustancia.

Puesto que el calor es una forma de energía, se podría expresar esta
energía en el sistema de unidades métrico, y también en el sistema de
unidades británico.




    EXPERIMENTO:
   a) Medición del calor específico de un sólido
En el laboratorio, para determinar el calor específico de una muestra sólida,
se utiliza el método de las mezclas, el cual consiste en el equilibrio y
conservación de la energía, puesto que si se mezclan dos cuerpos de
distinta temperatura, se tendrá que el calor que cede un cuerpo es igual al
calor que gana el otro cuerpo.

Una muestra de sólido en la forma de gránulos finamente divididos, se
calienta en un receptáculo de metal cerca del punto de ebullición del agua,
los gránulos calientes son puestos rápidamente dentro de un calorímetro,
que contiene una masa conocida de agua fresca (figura 1). A partir de las
masas conocidas, y de la elevación de la temperatura del agua, y de la
mezcla, se puede calcular el calor específico del sólido.
 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Aseguramos de cumplir con las normas de seguridad dentro del
   laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la realización de
   la práctica.
2. Con la explicación dada por el ingeniero procedemos a trabajar.
3. Escogemos la cantidad de muestra con la que vamos a trabajar (50gr).
4. Ya armado el sistema, llenamos con agua el recipiente que vamos a
   calentar.
5. Colocamos cierta cantidad de agua (50gr) a temperatura ambiente
   dentro del calorímetro.
6. Colocamos los 50gr de la muestra dentro del recipiente destinado a
   almacenar y con el termómetro nos guiamos hasta alcanzar una
   temperatura >85 .
7. Cuando alcancemos dicha temperatura, abrimos el compartimiento
   inferior del envase que contiene la muestra desconocida y la vaciamos
   dentro del calorímetro.
8. Cerramos el calorímetro e introducimos el termómetro.
9. Anotamos la lectura que indica el termómetro y esta será la temperatura
   de equilibrio
10. Completamos la tabla de datos.
11. Realizamos los cálculos respectivos para hallar el calor específico de
   la muestra desconocida.
12. Escribimos las conclusiones.
13. Completamos las preguntas que se encuentran al final de la práctica.


    TABLA DE DATOS:

                                        agua       calorímetro     sustancia
            Masa (gr)                 50,0±0,1       200,0±0,1      50,0±0,1
       Calor específico               1,0±0,01       0.20±0,01
     Temperatura inicial              24,0±0,1       24,0±0,1       90,0±0,1
      Temperatura final               28,0±0,1       28,0±0,1       28,0±0,1
 CÁLCULOS:




                                                  .


Determinación del calor específico de la muestra desconocida.




          AB        A B
∆C3 =
               B²




        AB     A B
∆C3 =
          B²
      28.48 * 3100.00 360.00 * 16.2
∆C3 =
                 3100.00²
∆C3 = 0.009 (Cal/gr.      )
Encuentre la diferencia relativa entre el valor teórico y el valor experimental
del calor específico de la muestra. Utilice la diferencia % = (Teo -
Exp)(100%)/Teo
                                          o
Calor especifico teórico= 0,113(cal/gr. C)




    TABLA DE RESULTADOS:

                                           agua        calorímetro      sustancia
             Masa (gr)                   50,0±0,1       200,0±0,1        50,0±0,1
        Calor específico                 1,0±0,01       0.20±0,01
     Temperatura inicial                 24,0±0,1        24,0±0,1        90,0±0,1
      Temperatura final                  28,0±0,1        28,0±0,1        28,0±0,1


    GRÁFICOS:




                    Figura 1

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Informe Calor específico

  • 1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS LABORATORIO DE FISICA B Título de la práctica: Calor específico Profesor: Ing. José Alexander Ortega Medina Nombre: Robert Roca Figueroa Fecha de entrega del informe: Miércoles, 27 de julio de 2011 Paralelo: 6 Año - Término: I Término 2011
  • 2.  RESUMEN: Mediante esta práctica se estudió calor específico de los sólidos, calculando también el calor específico de una sustancia desconocida La práctica a realizar se tomó una muestra sólida desconocida, se introdujo dentro de un receptor metálico con alta temperatura y se sometió a un contacto térmico con agua en temperatura ambiente en el interior de un calorímetro. Se esperó a que alcance una temperatura de equilibrio (>85 y mediante los respectivos cálculos poder obtener el calor especifico de dicho cuerpo desconocido. Como resultado se obtuvo un calor específico de 0.116 y se concluyó que el sólido desconocido es de Hierro debido a la aproximación de su calor específico (0.113 Se obtuvo un 2,65% de error.  OBJETIVO: Calcular experimentalmente el calor específico de un cuerpo desconocido mediante el método de las mezclas.  EQUIPO: Calorímetro Termómetro Botella térmica Muestra sólida Receptor metálico Agua Agitador  FUNDAMENTO TEÓRICO: La temperatura es una propiedad que tienen los cuerpos, para determinar si están o no en equilibrio térmico con otros. Los instrumentos diseñados para medir la temperatura se los conoce con el nombre de “termómetros”. Para elevar la temperatura de un cuerpo se le debe añadir calor y la cantidad de calor (Q) requerida es proporcional a la masa m del cuerpo y a la elevación de la temperatura ΔT.
  • 3. Para convertir ésta expresión en una ecuación, introducimos el valor de la constante c. Esta constante c, es una constante de proporcionalidad y se la denomina "CALOR ESPECÍFICO". Se define como calor específico de una sustancia a la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado Celsius la temperatura de 1 g de dicha sustancia. Puesto que el calor es una forma de energía, se podría expresar esta energía en el sistema de unidades métrico, y también en el sistema de unidades británico.  EXPERIMENTO: a) Medición del calor específico de un sólido En el laboratorio, para determinar el calor específico de una muestra sólida, se utiliza el método de las mezclas, el cual consiste en el equilibrio y conservación de la energía, puesto que si se mezclan dos cuerpos de distinta temperatura, se tendrá que el calor que cede un cuerpo es igual al calor que gana el otro cuerpo. Una muestra de sólido en la forma de gránulos finamente divididos, se calienta en un receptáculo de metal cerca del punto de ebullición del agua, los gránulos calientes son puestos rápidamente dentro de un calorímetro, que contiene una masa conocida de agua fresca (figura 1). A partir de las masas conocidas, y de la elevación de la temperatura del agua, y de la mezcla, se puede calcular el calor específico del sólido.
  • 4.  PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1. Aseguramos de cumplir con las normas de seguridad dentro del laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la realización de la práctica. 2. Con la explicación dada por el ingeniero procedemos a trabajar. 3. Escogemos la cantidad de muestra con la que vamos a trabajar (50gr). 4. Ya armado el sistema, llenamos con agua el recipiente que vamos a calentar. 5. Colocamos cierta cantidad de agua (50gr) a temperatura ambiente dentro del calorímetro. 6. Colocamos los 50gr de la muestra dentro del recipiente destinado a almacenar y con el termómetro nos guiamos hasta alcanzar una temperatura >85 . 7. Cuando alcancemos dicha temperatura, abrimos el compartimiento inferior del envase que contiene la muestra desconocida y la vaciamos dentro del calorímetro. 8. Cerramos el calorímetro e introducimos el termómetro. 9. Anotamos la lectura que indica el termómetro y esta será la temperatura de equilibrio 10. Completamos la tabla de datos. 11. Realizamos los cálculos respectivos para hallar el calor específico de la muestra desconocida. 12. Escribimos las conclusiones. 13. Completamos las preguntas que se encuentran al final de la práctica.  TABLA DE DATOS: agua calorímetro sustancia Masa (gr) 50,0±0,1 200,0±0,1 50,0±0,1 Calor específico 1,0±0,01 0.20±0,01 Temperatura inicial 24,0±0,1 24,0±0,1 90,0±0,1 Temperatura final 28,0±0,1 28,0±0,1 28,0±0,1
  • 5.  CÁLCULOS: . Determinación del calor específico de la muestra desconocida. AB A B ∆C3 = B² AB A B ∆C3 = B² 28.48 * 3100.00 360.00 * 16.2 ∆C3 = 3100.00² ∆C3 = 0.009 (Cal/gr. )
  • 6. Encuentre la diferencia relativa entre el valor teórico y el valor experimental del calor específico de la muestra. Utilice la diferencia % = (Teo - Exp)(100%)/Teo o Calor especifico teórico= 0,113(cal/gr. C)  TABLA DE RESULTADOS: agua calorímetro sustancia Masa (gr) 50,0±0,1 200,0±0,1 50,0±0,1 Calor específico 1,0±0,01 0.20±0,01 Temperatura inicial 24,0±0,1 24,0±0,1 90,0±0,1 Temperatura final 28,0±0,1 28,0±0,1 28,0±0,1  GRÁFICOS: Figura 1
  • 7.  DISCUSIÓN: Tabla de datos: El mal uso que se da al equipo influye en nuestros cálculos del calor específico. La toma correcta de estos datos será importante para la obtención de resultados con errores mínimos. Cálculos: Aplicar correctamente las fórmulas y datos fue la clave para que la práctica tenga éxito. Calculamos el calor específico de una muestra desconocida, se obtiene valores aproximados lo que se puede decir que los cálculos fueron los correctos. Tabla de resultados: Terminando de realizar los cálculos, se procede a completar la tabla. Comparando el valor teórico con el experimental. se puede apreciar la aproximación de los calores específicos. Observación: La correcta observación de estos experimentos, nos llevarán a una correcta explicación de estos fenómenos. Resultados: Como resultados tenemos la explicación de los fenómenos que hemos observado.
  • 8.  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.  Afianzamos los conceptos de calor, temperatura y calor específico.  Determinamos valores que fueron aproximadas a los resultados esperados.  Como resultados obtuvimos: entonces pudimos concluir que la muestra desconocida era de hierro, ya que su valor teórico se aproxima al valor experimental hallado.  Al calcular el valor del calor específico obtuvimos un 2,65% de error comparado con el valor teórico.  Los errores son aceptable y se puede decir que la práctica fue desarrollada exitosamente.  REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: Guía de Laboratorio de Física B. Física Universitaria – Sears, Zemansky.