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UNIVERSIDA NACIONAL DE INGENIERIA
TEMA: CALOR ESPECÍFICO
INTEGRANTES:
NatividaQuinteros,Henderzon Stwart 20151343I
Montes Garcia,Bladimir 20144569E
Durand Larota, Cristhian 20151398H
Calor especifico
2
Prólogo
Este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un
sólido a través de un proceso único ya establecido arbitrariamente donde se
llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes conceptos
termodinámicos que previamente se deben tener para su correcta realización y
un buen cálculo de los calores específicos a determinar.
Calor especifico
3
Índice
1 Objetivos 2
2 Fundamento Teórico 2-7
3 Equipos y materiales 8-9
4 Procedimiento 11
5 Cálculos y resultados 12-13
5 Observaciones 14
6 Conclusiones 14
8 Bibliografía 14
Calor especifico
4
Objetivo
 Determinar experimentalmente la capacidad calorífica de un calorímetro
por principios de calor.
 Determinar el calor específico de cada metal (plomo, hierro y aluminio).
 Calcular y comparar datos teóricos de calores específicos de los metales.
Fundamento teórico
Calor:
Es la transferencia de energía térmica desde un sistema a otro de menor
temperatura que fluye espontáneamente según lo describe la termodinámica.
Esta transferencia de calor puede usarse en la mecánica para realizar trabajo
sobre algún sistema y de ahí sus aplicaciones.
Matemáticamente la transferencia de calor provocado por una variación de
temperatura puede describirse como:
𝒅𝑸 = 𝒄. 𝒆. 𝒎. 𝒅𝑻
Ahora si consideramos el ce (Calor específico del material) constante:
∫ 𝒅𝑸 = 𝑪𝒆. 𝒎 ∫ 𝒅𝑻
𝑻 𝟐
𝑻 𝟏
Y de ahí la expresión quedaría como:
𝑸 = 𝑪𝒆. 𝒎.△ 𝑻
Donde △ 𝑇 = 𝑇2 − 𝑇1.Variación de temperatura.
Calor especifico
5
Unidades de medida del calor:
En el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energía y el
trabajo: el Joule (unidad de medida).
Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de energía térmica
intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que
suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su
temperatura de a 14.5 a 15.5 grados Celsius. La caloría también es conocida
como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (Kcal), que se conoce
como caloría grande y es utilizada en nutrición.
𝟏 𝑲𝒄𝒂𝒍 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
Joule, tras múltiples experimentaciones en las que el movimiento de unas palas,
impulsadas por un juego de pesas, se movían en el interior de un recipiente con
agua, establecido el equivalente mecánico del calor, determinando el incremento
de temperatura que se producía en el fluido como consecuencia de los
rozamientos producidos por la agitación de las palas:
𝟏 𝒄𝒂𝒍 = 𝟒. 𝟏𝟖𝟒 𝑱
El joule (J) ese la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades.
Calor especifico
6
Capacidad calorífica
Se define como la cantidad de calor ganado o cedido que necesita la masa de
una sustancia para que la temperatura varíe en un grado.
𝑲 =
𝑸
△ 𝑻
Calor específico
El calor específico es la energía necesaria para elevar 1°C la temperatura de
una masa determinada de una sustancia. El concepto de capacidad calorífica es
análogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es
necesario conocer la estructura química de la misma).
El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor
que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento
de temperatura:
𝑸 = 𝒎∫ 𝒄𝒅𝑻
𝑻 𝟐
𝑻 𝟏
Donde:
Q: es el calor aportado al sistema
M: es la masa del sistema
C: es el calor específico del sistema
△T: es el incremento de temperatura que experimenta el sistema
Las unidadesmás habituales de calor específicoson: [ 𝒄] =
𝑱
𝑲𝒈𝑲
[ 𝒄] =
𝒄𝒂𝒍
𝒈𝑪
Calor especifico
7
El calorímetro:
El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor
suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor
específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan
o absorben los cuerpos:
Este recipiente, se encuentra aislado convenientemente con el propósito de
evitar pérdidas de calor cuyas paredes están hechas de materiales aislantes
térmicos. Se usa para estudiar mezclas caloríficas y para conservar sustancias
a temperatura constante.
Calor especifico
8
Equipos y materiales:
 Un calorímetro de mezclas (un termo)
 Un termómetro
 Un mechero a gas
 Una olla para calentar agua
 Piezas de metal sólido
Calor especifico
9
 Un soporte
 Un matraz
 Una balanza
 pinzas
Calor especifico
10
PROCEDIMIENTO
1.- Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro
 Se coloca dentro del calorímetro una cantidad de masa de agua ma= 97.9g
a una temperatura igual a la del medio ambiente.
 Se deja que se establezca el equilibrio y medimos la temperatura de
equilibrio
 La temperatura de equilibrio fue Ta= 21°C
 Medir un cierto volumen de agua, para este caso la masa de dicho
volumen es mb= 97,9g y calentarlo en la olla hasta una temperatura Tb=
96°C
 Se coloca la masa mb en el calorímetro.
 Se deja que se establezca el equilibrio y medimos la nueva
temperatura de equilibrio, la cual fue T = 49°C
2.- Calor específico de los sólidos
La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso (Dewar) o en
su defecto un termo convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa
hecha de un material aislante, con un orificio por donde entra y sale el
termómetro.
Se pesa una pieza de metal sólido de calor específico “c” desconocido,
resultando “m” su masa.
Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la temperatura Tb
Se ponen ma gramos de agua en el calorímetro, se agita, y después de un poco
de tiempo, se mide la temperatura Ta. A continuación, se deposita la pieza del
sólido rápidamente en el calorímetro. Se agita, y después de un cierto tiempo
se alcanza la temperatura de equilibrio T.
Calor especifico
11
Cálculos y resultados
Experimento 1
𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔:
𝑚 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 → 𝑚 𝑎 = 97.9𝑔𝑟
𝑚 𝑏 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑚 𝑏 = 97.7𝑔𝑟
𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑎 = 21°𝐶
𝑇𝑏 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑏 = 96°𝐶
𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 → 𝑇 = 49°𝐶
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐𝒔
*𝑯𝒂𝒍𝒍𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒄𝒂𝒍ó𝒓𝒊𝒄𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 (C)
𝑄𝑟 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑄 𝐻2 𝑂(𝑓) = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎
𝑄 𝐻2 𝑂(𝑐) = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
*Sabemos que el calor especifico del agua es: Ce=1caloria/gramo
𝑄𝑟 + 𝑄 𝐻2 𝑂(𝑓) = 𝑄 𝐻2 𝑂(𝑐)
𝐶∆𝑡 + 𝐶𝑒𝑚 𝑎∆𝑡 = 𝐶𝑒𝑚 𝑏∆𝑡
𝐶( 𝑇 − 𝑇𝑎)+ 𝐶𝑒𝑚 𝑎( 𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝐶𝑒𝑚 𝑏(𝑇𝑏 − 𝑇)
𝐶 × (49 − 21) + 1 × 97.9 × (49 − 21) = 1 × 97.9 × (96− 49)
𝑪 = 𝟔𝟔. 𝟒𝟑𝟐
𝒄𝒂𝒍
°𝑪
Calor especifico
12
Experimento 2
*Cálculo del calor específico para el materialA (𝑪𝒆 𝑨)
𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔:
Calor específico del material A que resulta ser Aluminio.
𝑚 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 → 𝑚 𝑎 = 80𝑔𝑟
𝑚 𝐴 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐴 → 𝑚 𝐴 = 28.2𝑔𝑟
𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑎 = 25°𝐶
𝑇𝐴 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐴 → 𝑡𝐴 = 81°𝐶
𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 → 𝑇 = 28°𝐶
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐𝒔
𝑄𝑟 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜)
𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎
𝑄 𝐴 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙
𝑄𝑟 + 𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑄 𝑃𝑏
𝐶∆𝑡 + 𝐶𝑒𝑚 𝑎∆𝑡 = 𝐶𝑒 𝐴 𝑚 𝐴∆𝑡
𝐶( 𝑇 − 𝑇𝑎)+ 𝐶𝑒𝑚 𝑎( 𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝐶𝑒 𝐴 𝑚 𝐴(𝑇𝐴 − 𝑇)
66.432 × (28 − 25) + 1 × 80 × (28 − 25) = 𝐶𝑒 𝐴 × 28.2 × (81 − 28)
𝑪𝒆 𝑨 = 𝟎. 𝟐𝟗𝟑𝟗
𝒄𝒂𝒍
𝒈𝒓°𝑪
Capacidad calorífica del aluminio experimentalmente
CeAl(teórico) = 0.2142
cal
gr°C
%𝑬𝒓𝒓𝒐𝒓 =
𝟎. 𝟐𝟗𝟑𝟗 − 𝟎. 𝟐𝟏𝟒𝟐
𝟎. 𝟐𝟏𝟒𝟐
× 𝟏𝟎𝟎% = 𝟑𝟕. 𝟐𝟏%
Calor especifico
13
*Cálculo del calor específicopara el materialB (𝐶𝑒 𝐵 )
𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔:
Calor específico del material B que resulta ser Hierro
𝑚 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 → 𝑚 𝑎 = 60𝑔𝑟
𝑚 𝐵 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐵 → 𝑚 𝐵 = 138.9𝑔𝑟
𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑎 = 28°𝐶
𝑇𝐵 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐵 → 𝑡 𝐵 = 89°𝐶
𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 → 𝑇 = 38°𝐶
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐𝒔
𝑄𝑟 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜)
𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎
𝑄 𝐵 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙
𝑄𝑟 + 𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑄 𝑃𝑏
𝐶∆𝑡 + 𝐶𝑒𝑚 𝑎∆𝑡 = 𝐶𝑒 𝐵 𝑚 𝐵∆𝑡
𝐶( 𝑇 − 𝑇𝑎) + 𝐶𝑒𝑚 𝑎( 𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝐶𝑒 𝐵 𝑚 𝐵(𝑇𝐴 − 𝑇)
66.432 × (38 − 28) + 1 × 60 × (38 − 28) = 𝐶𝑒 𝐵 × 138.9 × (89 − 38)
𝐂𝐞 𝐁 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟖𝟒
𝐜𝐚𝐥
𝐠𝐫°𝐂
Capacidad calorífica del hierro experimentalmente
𝑪𝒆 𝑯𝒊𝒆𝒓𝒓𝒐(𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐) = 𝟎. 𝟏𝟎𝟕𝟗
𝒄𝒂𝒍
𝒈𝒓°𝑪
%𝑬𝒓𝒓𝒐𝒓 =
𝟎. 𝟏𝟕𝟔𝟒 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟕𝟗
𝟎. 𝟏𝟎𝟕𝟗
× 𝟏𝟎𝟎% = 𝟔𝟓. 𝟒𝟏%
Calor especifico
14
Observaciones
 Al medir la temperatura de equilibrio con el termómetro luego de introducir
los metales se notó que esta estaba más próxima a la temperatura del
agua.
 El transcurso de introducir los metales de una vasija a un recipiente se
pudo haber perdido energía.
 La temperatura del ambiente puede afectar a la temperatura que pudo
haber tenido el metal al introducirse al recipiente con agua.
Conclusiones
 El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo de mayor a menor
temperatura. Es debido al contacto del metal con el agua que este
fenómeno pasa por esa razón la temperatura del agua aumenta.
 La temperatura del ambiente es un factor en la perdida de la energía del
metal al momento de que este sea introducido al recipiente con agua.
 La transferencia de calor del metal hacia el agua hace que las moléculas
del agua aumente su movimiento causando que la temperatura del agua
aumente.
Bibliografía
 Física, Serway, Raymond A, edit. Interamericana, Mexico
(1985).
 Física,Resnick, Robert;Halliday, David; Krane, Keneth S, edit.
CECSA 1993

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Calor especifico laboratorio 5 UNI

  • 1. UNIVERSIDA NACIONAL DE INGENIERIA TEMA: CALOR ESPECÍFICO INTEGRANTES: NatividaQuinteros,Henderzon Stwart 20151343I Montes Garcia,Bladimir 20144569E Durand Larota, Cristhian 20151398H
  • 2. Calor especifico 2 Prólogo Este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un sólido a través de un proceso único ya establecido arbitrariamente donde se llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes conceptos termodinámicos que previamente se deben tener para su correcta realización y un buen cálculo de los calores específicos a determinar.
  • 3. Calor especifico 3 Índice 1 Objetivos 2 2 Fundamento Teórico 2-7 3 Equipos y materiales 8-9 4 Procedimiento 11 5 Cálculos y resultados 12-13 5 Observaciones 14 6 Conclusiones 14 8 Bibliografía 14
  • 4. Calor especifico 4 Objetivo  Determinar experimentalmente la capacidad calorífica de un calorímetro por principios de calor.  Determinar el calor específico de cada metal (plomo, hierro y aluminio).  Calcular y comparar datos teóricos de calores específicos de los metales. Fundamento teórico Calor: Es la transferencia de energía térmica desde un sistema a otro de menor temperatura que fluye espontáneamente según lo describe la termodinámica. Esta transferencia de calor puede usarse en la mecánica para realizar trabajo sobre algún sistema y de ahí sus aplicaciones. Matemáticamente la transferencia de calor provocado por una variación de temperatura puede describirse como: 𝒅𝑸 = 𝒄. 𝒆. 𝒎. 𝒅𝑻 Ahora si consideramos el ce (Calor específico del material) constante: ∫ 𝒅𝑸 = 𝑪𝒆. 𝒎 ∫ 𝒅𝑻 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 Y de ahí la expresión quedaría como: 𝑸 = 𝑪𝒆. 𝒎.△ 𝑻 Donde △ 𝑇 = 𝑇2 − 𝑇1.Variación de temperatura.
  • 5. Calor especifico 5 Unidades de medida del calor: En el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energía y el trabajo: el Joule (unidad de medida). Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de energía térmica intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura de a 14.5 a 15.5 grados Celsius. La caloría también es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (Kcal), que se conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición. 𝟏 𝑲𝒄𝒂𝒍 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍 Joule, tras múltiples experimentaciones en las que el movimiento de unas palas, impulsadas por un juego de pesas, se movían en el interior de un recipiente con agua, establecido el equivalente mecánico del calor, determinando el incremento de temperatura que se producía en el fluido como consecuencia de los rozamientos producidos por la agitación de las palas: 𝟏 𝒄𝒂𝒍 = 𝟒. 𝟏𝟖𝟒 𝑱 El joule (J) ese la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades.
  • 6. Calor especifico 6 Capacidad calorífica Se define como la cantidad de calor ganado o cedido que necesita la masa de una sustancia para que la temperatura varíe en un grado. 𝑲 = 𝑸 △ 𝑻 Calor específico El calor específico es la energía necesaria para elevar 1°C la temperatura de una masa determinada de una sustancia. El concepto de capacidad calorífica es análogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura química de la misma). El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura: 𝑸 = 𝒎∫ 𝒄𝒅𝑻 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 Donde: Q: es el calor aportado al sistema M: es la masa del sistema C: es el calor específico del sistema △T: es el incremento de temperatura que experimenta el sistema Las unidadesmás habituales de calor específicoson: [ 𝒄] = 𝑱 𝑲𝒈𝑲 [ 𝒄] = 𝒄𝒂𝒍 𝒈𝑪
  • 7. Calor especifico 7 El calorímetro: El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos: Este recipiente, se encuentra aislado convenientemente con el propósito de evitar pérdidas de calor cuyas paredes están hechas de materiales aislantes térmicos. Se usa para estudiar mezclas caloríficas y para conservar sustancias a temperatura constante.
  • 8. Calor especifico 8 Equipos y materiales:  Un calorímetro de mezclas (un termo)  Un termómetro  Un mechero a gas  Una olla para calentar agua  Piezas de metal sólido
  • 9. Calor especifico 9  Un soporte  Un matraz  Una balanza  pinzas
  • 10. Calor especifico 10 PROCEDIMIENTO 1.- Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro  Se coloca dentro del calorímetro una cantidad de masa de agua ma= 97.9g a una temperatura igual a la del medio ambiente.  Se deja que se establezca el equilibrio y medimos la temperatura de equilibrio  La temperatura de equilibrio fue Ta= 21°C  Medir un cierto volumen de agua, para este caso la masa de dicho volumen es mb= 97,9g y calentarlo en la olla hasta una temperatura Tb= 96°C  Se coloca la masa mb en el calorímetro.  Se deja que se establezca el equilibrio y medimos la nueva temperatura de equilibrio, la cual fue T = 49°C 2.- Calor específico de los sólidos La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto un termo convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa hecha de un material aislante, con un orificio por donde entra y sale el termómetro. Se pesa una pieza de metal sólido de calor específico “c” desconocido, resultando “m” su masa. Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la temperatura Tb Se ponen ma gramos de agua en el calorímetro, se agita, y después de un poco de tiempo, se mide la temperatura Ta. A continuación, se deposita la pieza del sólido rápidamente en el calorímetro. Se agita, y después de un cierto tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio T.
  • 11. Calor especifico 11 Cálculos y resultados Experimento 1 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: 𝑚 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 → 𝑚 𝑎 = 97.9𝑔𝑟 𝑚 𝑏 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑚 𝑏 = 97.7𝑔𝑟 𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑎 = 21°𝐶 𝑇𝑏 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑏 = 96°𝐶 𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 → 𝑇 = 49°𝐶 𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐𝒔 *𝑯𝒂𝒍𝒍𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒄𝒂𝒍ó𝒓𝒊𝒄𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 (C) 𝑄𝑟 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑄 𝐻2 𝑂(𝑓) = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑄 𝐻2 𝑂(𝑐) = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 *Sabemos que el calor especifico del agua es: Ce=1caloria/gramo 𝑄𝑟 + 𝑄 𝐻2 𝑂(𝑓) = 𝑄 𝐻2 𝑂(𝑐) 𝐶∆𝑡 + 𝐶𝑒𝑚 𝑎∆𝑡 = 𝐶𝑒𝑚 𝑏∆𝑡 𝐶( 𝑇 − 𝑇𝑎)+ 𝐶𝑒𝑚 𝑎( 𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝐶𝑒𝑚 𝑏(𝑇𝑏 − 𝑇) 𝐶 × (49 − 21) + 1 × 97.9 × (49 − 21) = 1 × 97.9 × (96− 49) 𝑪 = 𝟔𝟔. 𝟒𝟑𝟐 𝒄𝒂𝒍 °𝑪
  • 12. Calor especifico 12 Experimento 2 *Cálculo del calor específico para el materialA (𝑪𝒆 𝑨) 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: Calor específico del material A que resulta ser Aluminio. 𝑚 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 → 𝑚 𝑎 = 80𝑔𝑟 𝑚 𝐴 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐴 → 𝑚 𝐴 = 28.2𝑔𝑟 𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑎 = 25°𝐶 𝑇𝐴 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐴 → 𝑡𝐴 = 81°𝐶 𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 → 𝑇 = 28°𝐶 𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐𝒔 𝑄𝑟 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜) 𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑄 𝐴 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑄𝑟 + 𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑄 𝑃𝑏 𝐶∆𝑡 + 𝐶𝑒𝑚 𝑎∆𝑡 = 𝐶𝑒 𝐴 𝑚 𝐴∆𝑡 𝐶( 𝑇 − 𝑇𝑎)+ 𝐶𝑒𝑚 𝑎( 𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝐶𝑒 𝐴 𝑚 𝐴(𝑇𝐴 − 𝑇) 66.432 × (28 − 25) + 1 × 80 × (28 − 25) = 𝐶𝑒 𝐴 × 28.2 × (81 − 28) 𝑪𝒆 𝑨 = 𝟎. 𝟐𝟗𝟑𝟗 𝒄𝒂𝒍 𝒈𝒓°𝑪 Capacidad calorífica del aluminio experimentalmente CeAl(teórico) = 0.2142 cal gr°C %𝑬𝒓𝒓𝒐𝒓 = 𝟎. 𝟐𝟗𝟑𝟗 − 𝟎. 𝟐𝟏𝟒𝟐 𝟎. 𝟐𝟏𝟒𝟐 × 𝟏𝟎𝟎% = 𝟑𝟕. 𝟐𝟏%
  • 13. Calor especifico 13 *Cálculo del calor específicopara el materialB (𝐶𝑒 𝐵 ) 𝑫𝒂𝒕𝒐𝒔: Calor específico del material B que resulta ser Hierro 𝑚 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 → 𝑚 𝑎 = 60𝑔𝑟 𝑚 𝐵 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐵 → 𝑚 𝐵 = 138.9𝑔𝑟 𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 → 𝑇𝑎 = 28°𝐶 𝑇𝐵 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐵 → 𝑡 𝐵 = 89°𝐶 𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 → 𝑇 = 38°𝐶 𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐𝒔 𝑄𝑟 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜) 𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟í𝑎 𝑄 𝐵 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑄𝑟 + 𝑄 𝐻2 𝑂 = 𝑄 𝑃𝑏 𝐶∆𝑡 + 𝐶𝑒𝑚 𝑎∆𝑡 = 𝐶𝑒 𝐵 𝑚 𝐵∆𝑡 𝐶( 𝑇 − 𝑇𝑎) + 𝐶𝑒𝑚 𝑎( 𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝐶𝑒 𝐵 𝑚 𝐵(𝑇𝐴 − 𝑇) 66.432 × (38 − 28) + 1 × 60 × (38 − 28) = 𝐶𝑒 𝐵 × 138.9 × (89 − 38) 𝐂𝐞 𝐁 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟖𝟒 𝐜𝐚𝐥 𝐠𝐫°𝐂 Capacidad calorífica del hierro experimentalmente 𝑪𝒆 𝑯𝒊𝒆𝒓𝒓𝒐(𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐) = 𝟎. 𝟏𝟎𝟕𝟗 𝒄𝒂𝒍 𝒈𝒓°𝑪 %𝑬𝒓𝒓𝒐𝒓 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟔𝟒 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟕𝟗 𝟎. 𝟏𝟎𝟕𝟗 × 𝟏𝟎𝟎% = 𝟔𝟓. 𝟒𝟏%
  • 14. Calor especifico 14 Observaciones  Al medir la temperatura de equilibrio con el termómetro luego de introducir los metales se notó que esta estaba más próxima a la temperatura del agua.  El transcurso de introducir los metales de una vasija a un recipiente se pudo haber perdido energía.  La temperatura del ambiente puede afectar a la temperatura que pudo haber tenido el metal al introducirse al recipiente con agua. Conclusiones  El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo de mayor a menor temperatura. Es debido al contacto del metal con el agua que este fenómeno pasa por esa razón la temperatura del agua aumenta.  La temperatura del ambiente es un factor en la perdida de la energía del metal al momento de que este sea introducido al recipiente con agua.  La transferencia de calor del metal hacia el agua hace que las moléculas del agua aumente su movimiento causando que la temperatura del agua aumente. Bibliografía  Física, Serway, Raymond A, edit. Interamericana, Mexico (1985).  Física,Resnick, Robert;Halliday, David; Krane, Keneth S, edit. CECSA 1993