Este documento presenta los resultados de un experimento para determinar el calor específico de diferentes materiales. Describe el marco teórico del calor específico, los objetivos y materiales del experimento, así como los procedimientos seguidos. Los estudiantes utilizaron un calorímetro y el sistema Cassy Lab para medir el calor específico del aluminio, hierro y latón, y compararon los datos experimentales con los teóricos.

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LABORATORIO DE FISICA II
CALOR/ONDAS
2do PERIODO /14
INFORME:
CALOR ESPECÍFICO
JAIME PALOMINO PLATA 141411555
ALFREDO OROZCO MARQUEZ 101416581
MARTIN DIAZ ZAMBRANO 141412923
SERGIO RODRIGUEZ 101412009
DEPTO. CIENCIAS BASICAS
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE

2. 2
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
MARCO TEORICO
OBJETIVOS
DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA
MATERIALES
GRAFICAS
OBSERVACIONES
HOJA DE RESPUESTAS
BIBLIOGRAFÍA

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INTRODUCCIÓN
Una de las principales aplicaciones del calor específico es averiguar que es cierto material,
midiendo su calor específico y comparándolo con los de las tablas preestablecidas. (Como el
proceso realizado en el laboratorio), así que su conocimiento y subsecuente uso es muy
importante en el ámbito de la ingeniería.
Se define calor específico como la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para
elevar la temperatura un grado Celsius. La relación entre calor y cambio de temperatura, se
expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta
fórmula no se aplica si se produce un cambio, porque el calor añadido o sustraído durante el
cambio de fase no cambia la temperatura.
El calor específico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4,186 julios/gramo °C que es más alto que
el de cualquier otra sustancia común. Por ello, el agua desempeña un papel muy importante
en la regulación de la temperatura. El calor específico por gramo de agua es mucho más alto
que el de un metal, como se describe en el ejemplo agua-metal. En la mayoría de los casos es
más significativo comparar los calores específicos molares de las sustancias.
De acuerdo con la ley de Dulong y Petit, el calor específico molar de la mayor parte de los
sólidos, a temperatura ambiente y por encima, es casi constante. A más baja temperatura, los
calores específicos caen a medida que los procesos cuánticos se hacen significativos. El
comportamiento a baja temperatura se describe por el modelo Einstein-Debye para el calor
específico.
Una de las tantas aplicaciones importante es el diseño de materiales de la vida cotidiana como
por ejemplo un termo, aislantes para casas entre otros, para poder desarrollarlos es necesario
conocer los fundamentos del calor especifico, por lo cual se ha profundizado este tema para

4. poder desarrollar su aplicación en el laboratorio, se espera sea de gran ayuda al lector la
información a continuación.
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MARCO TEORICO
Calor Específico
El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la
temperatura una unidad.
c=C/m
C(calor específico) C(Celsius) m(masa)
Capacidad Calorífica
La capacidad calorífica es la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de la
sustancia para elevar su temperatura en una unidad.
C(capacidad calorífica) Q(Calor absorbido por el sistema) (variación de temperatura)
Calorímetro y su funcionamiento.
El calorímetro es un aparato que se usa para determinar el calor específico de un cuerpo,
también sirve para medir la cantidad de calor que liberan o absorben. Con referencia al
funcionamiento, el calorímetro usa el principio de carga dual (una absorbe y l a otra actúa
como temperatura de referencia), el sensor de temperatura registra la diferencia de las dos
cargas.

5. Balance de calor, en un calorímetro, cuando se mezclan dos sustancias a diferentes
temperaturas
Se define como calor (Q) a la cantidad de energía intercambiada desde un cuerpo más caliente
hacia uno más frío. Esta transferencia de energía ocurre hasta que el sistema (parte del
Universo en estudio) se encuentre en equilibrio térmico. Se dice, por tanto, que un sistema
está en equilibrio térmico cuando ha alcanzado la condición de estado estable, en la que no
tiene lugar intercambio neto de energía entre cualquiera de las partes del sistema y sus
temperaturas son idénticas (temperatura final del equilibrio). Llamamos sistema adiabático a
aquel sistema aislado que no intercambia calor con el medio. Asimismo, un calorímetro ideal o
perfecto es aquel que no intercambia calor con las restantes partes del sistema, es decir que
no entrega ni absorbe calor del resto del sistema. La capacidad calorífica de un cuerpo o
sustancia se define por:
5
C = ΔQ / ΔT
en donde ΔQ es la cantidad de calor que debe intercambiarse para efectuar un cambio ΔT en la
temperatura. Mientras mayor sea el cuerpo, mayor será la cantidad de calor, por lo tanto, se
define el calor específico, c, de un cuerpo como la capacidad calorífica por unidad de masa:
c = C / M
Donde M es la masa del cuerpo.
En consecuencia, y de acuerdo con esta definición, la cantidad de calor necesario para elevar la
temperatura de M gramos de un objeto es:
Δ Q = M c Δ T
Considerando un sistema adiabático, un calorímetro “ideal” y una mezcla de dos masas de
agua a distintas temperaturas, se sabe que después de un cierto tiempo se alcanzará la misma
temperatura final. Para calcular la temperatura de equilibrio se recurre a la conservación de la
energía. Como no se efectúa trabajo mecánico, se mantiene la energía térmica total del
sistema. Por tanto, se puede escribir:
Ganancia de calor (por una parte del sistema) + pérdida de calor (por otra parte del sistema) =
0
Esta ecuación de conservación se puede escribir en términos de masas, calores específicos y
diferencias de temperatura de los diversos componentes:

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Mc ca (Tm-Tc) + Mf ca (Tm-Tf) = 0
Dónde:
Mc= masa de agua caliente; Mf = masa de agua fría; ca = calor específico del agua; Tm =
temperatura de la mezcla en el equilibrio; Tc, Tf = temperaturas iniciales del agua caliente y
fría, respectivamente
Tomando el módulo de la variación de temperatura y simplificando el calor específico del agua
(si suponemos insignificante la variación de c con la temperatura), obtenemos:
Mc |ΔTc | = Mf |ΔTf |
Calor especifico de un cuerpo a través de un balance de calor
Cuando varios cuerpos a diferentes temperaturas se encuentran en un recinto adiabático se
producen intercambios caloríficos entre ellos alcanzándose la temperatura de equilibrio al
cabo de cierto tiempo. Cuando se ha alcanzado este equilibrio se debe cumplir que la suma de
las cantidades de calor intercambiadas es cero.
Se define calor específico c como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de
sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del
agua c vale 1 cal/(g ºC) ó 4186 J(kg ºK).
La unidad de calor específico que más se usa es cal/(g ºC) sin embargo, debemos de ir
acostumbrándonos a usar el Sistema Internacional de Unidades de Medida, y expresar el calor
específico en J/(kg·K). El factor de conversión es 4186.
Sustancia Calor específico (J/kg·K)
Acero 460
Aluminio 880
Cobre 390
Estaño 230
Hierro 450
Mercurio 138
Oro 130
Plata 235
Plomo 130
Sodio 1300

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La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula
Q=m·c·(Tf-Ti)
Donde m es la masa, c es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura
final
Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0
Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q>0
La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso (Dewar) o en su defecto,
convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos
orificios por los que salen un termómetro y el agitador.
Supongamos que el calorímetro está a la temperatura inicial T0, y seamv es la masa del vaso
del calorímetro y cv su calor específico. mt la masa de la parte sumergida del termómetro
y ct su calor específico, ma la masa de la parte sumergida del agitador y ca su calor específico,
M la masa de agua que contiene el vaso, su calor específico es la unidad
Por otra parte:
Sean m y c las masa y el calor específico del cuerpo problema a la temperatura inicial T.
En el equilibrio a la temperatura Te se tendrá la siguiente relación.
(M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0)+m·c(Te-T)=0
La capacidad calorífica del calorímetro es
k=mv·cv+mt·ct+ma·ca
se le denomina equivalente en agua del calorímetro, y se expresa en gramos de agua.
Por tanto, representa la cantidad de agua que tiene la misma capacidad calorífica que el vaso
del calorímetro, parte sumergida del agitador y del termómetro y es una constante para cada
calorímetro.
El calor específico desconocido del será por tanto
}

8. En esta fórmula tenemos una cantidad desconocida k, que debemos determinar
experimentalmente.
8
Determinación del calor específico del sólido
Se pesa con una balanza una pieza de material sólido de calor específico c desconocido,
resultando m su masa. Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la temperatura T.
Se ponen M gramos de agua en el calorímetro, se agita y después de poco de tiempo, se mide
su temperatura T0.
Se deposita rápidamente la pieza de sólido en el calorímetro. Se agita, y después de un cierto
tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio Te.
Se apuntan los datos y se despeja c de la fórmula que hemos deducido en el primer apartado.
La experiencia real se debe hacer con mucho cuidado, para que la medida del calor específico
sea suficientemente precisa. Tenemos que tener en cuenta el intercambio de calor entre el
calorímetro y la atmósfera que viene expresado por la denominada ley del enfriamiento de
Newton.
Modelos matemáticos utilizados en un balance de calor para obtener una variable
desconocida
Para establecer un balance de calor en estado estable se usan métodos similares a los
aplicados en los balances de materia. La energía o calor que entra a un proceso con los

9. materiales alimentados, más la energía neta que se añade al proceso, es igual a la energía de
salida de los materiales. Expresando esto de forma matemática,
donde ΣHR es la suma de las entalpías de todos los materiales que entran al proceso de
reacción con respecto al estado de referencia para el calor normal de reacción a 298 K y
101.32 kPa. Si la temperatura de entrada es superior a 298 K, esta suma será positiva.
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ΔH0298 = calor normal de reacción a 298 K y 101.32 kPa.
La reacción aporta calor al proceso, por lo que el signo negativo de ΔH0298 se considera como
entrada positiva de calor para una reacción exotérmica.
q=energía neta o calor añadido al sistema. Si el sistema desprende calor, este término será
negativo.
ΣHp= suma de entalpías de todos los materiales de salida con respecto al estado normal de
referencia a 298 K (25 ºC).
Adviértase que si los materiales de entrada a un proceso están por debajo de 298K, ΣHR será
negativa.
Es necesario tomar precauciones para no confundir los signos de los términos en la ecuación.
Si no se produce una reacción química entonces hay un simple calentamiento, enfriamiento o
cambio de fase.
Ejemplos de la vida cotidiana donde el calor específico sea tenido en cuenta.
Una de las principales aplicaciones del calor específico es averiguar que es cierto material,
midiendo su calor específico y comparándolo con los de las tablas preestablecidas. (como el
proceso realizado en el laboratorio).
Algunas aplicaciones de la obtención del calor especifico es por ejemplo la fabricación de un
termo en donde se guardan distintos líquidos como el café, la fabricación de materiales
térmicos para aislar la temperatura de un horno por ejemplo o el aislante térmico de una casa,
da información acerca de muchos materiales como los metales para determinar su transmisión
de calor y así obtener resultados óptimos de pérdida o adquisición de calor.
En fisicoquímica, destilación, balance de materia y energía, generadores de vapor,
evaporación, todas las operaciones unitarias y procesos de separación.

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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
 Observar el fenómeno de calor especifico en los cuerpos, observar y obtener la
diferencia de calor entre cuerpos y su equilibrio térmico
OBJETIVO ESPECIFICO:
 Determinar el calor especifico de ter 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
DESCRICCION DE LA EXPERIENCIA:
Se armo el equipo segun lo indicaba el manual de laboratorio. se depositaron los metales en
un beaker lleno con agua los metales eran ALUMINIO,HIERRO Y LATON luego se puso a hervir
el beaker con el agua y los metales hasta aprox 100 grados centigrados ,despues de que hierva
le agua sacamos uno a uno los metales del beaker y los colocamos en el calorimetro y asi el
calorimetro por medio de un sensor media el calor especifico de cuyo metal, cada resultado se
veia reflejado en el cassylab luego de esto procedimos a los demas metales dando asi datos
diferentes para cada uno de ellos.

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MATERIALES
 Calorímetro
 Termocupla
 Sensor de temperatura
 Nueces
 Varillas soporte
 Aro con nuez
 Calentador NOAK
 Trípode
 Beaker plástico 250ml
 Erlenmeyer 100ml
 Pinzas de mordazas
 Mangueras plásticas
 Malla de asbesto
 Tapones de caucho
 Termómetro
 Virutas de cobre, granallas de plomo, perlas de vidrio
 Interface Cassy Lab
 Balanza
PROCEDIMIENTO
1. Hervir el agua del matraz Erlenmeyer.

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2. Mida la temperatura total al del agua en el calorímetro.
3. Cuando el agua hierva, baje un poco la llama.
4. Saca uno de los cuerpos del agua hirviendo y mételo rápidamente en el calorímetro.
Agita y mide la temperatura estabilizada TEQ.
5. Enfría el calorímetro enjuagándolo. Secándolo bien y repite el experimento con los
otros cuerpos.
GRAFICAS
TABLA CALOR ESPECIFICO ALUMINO
TABLA CALOR ESPECIFICO HIERRO

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TABLA GRAFICA CALOR ESPECIFICO LATON

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IMÁGENES

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OBSERVACIONES
En esta experiencia se tuvieron en cuenta las siguientes observaciones
de acuerdo a nuestros objetivos pudimos observar que la medida del calorimetro se hallo
mediante los parametros y formulas que se introdujeron en el cassylab lo cual nos hizo mas
sencillo calcular lo que se nos pedia que era hallar el calor especifico de cada metal , en otras
observaciones se determino que en la tabla de resultados vimos que algunos de los datos no
eran muy preciso ya que algunos valores variaban. NO mucho pero si habian valores que se
excedian valga la redundancia, asi como habian datos que eran un poco mas preciso y tenian
un porcentaje que error extremadamente bajo.En las graficas que obtuvimos observamos que
los valores excedian porque su temperatura en ese momento cambiaba de forma grotesca y a
medida que pasaba en tiempo los valores se mantuvieron constantes hasta finalizar la
experiencia.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS
LABORATORIO DE FISICA II CALOR ONDAS
TEMAS DE ESTUDIO Y RECOMENDACIONES PARA LA EXPOSICION DE LA EXPERIENCIA
CALOR ESPECÍFICO
1. Defina el concepto de Calor Especifico
El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay
que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para
elevar su temperatura en una unidad. En general, el valor del calor específico depende del
valor de la temperatura inicial.1 2 Se le representa con la letra c (minúscula).
De forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que
suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad
(kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra C (mayúscula).
2. Defina el concepto de Capacidad Calorífica
La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica
transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio
de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para
aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.
Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios
de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida
de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la
sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es
característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica
del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la
capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

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3. Explique que es un calorímetro y su funcionamiento.
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.
El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y
perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una
fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento
de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del
calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la
cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un
objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir
midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor latente, que no está relacionado con
un cambio de temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una
sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa.
Cuando la fuente de calor es una reacción química, como sucede al quemar un
combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado
bomba. Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición,
con ayuda de una chispa eléctrica.
4. Explique cómo se plantea un balance de calor, en un calorímetro, cuando se mezclan
dos sustancias a diferentes temperaturas
Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto
térmico, después de un cierto tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que
ambos cuerpos están a la misma temperatura. Un fenómeno físico análogo son los
vasos comunicantes.
Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB.
Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A.
En el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura TB>TA, el baño A eleva un
poco su temperatura hasta que ambas se igualan.

20. 5. Presente los modelos matemáticos utilizados en un balance de calor para obtener
una variable desconocida
El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su
energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo
que disminuye su energía interna.
Cuando una sustancia incrementa su temperatura de TA a TB, el calor absorbido se
obtiene multiplicando la masa (o el número de moles n) por el calor específico c y por
la diferencia de temperatura TB-TA.
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Q=nc(TB-TA)
Cuando no hay intercambio de energía (en forma de calor) entre dos sistemas,
decimos que están en equilibrio térmico. Las moléculas individuales pueden
intercambiar energía, pero en promedio, la misma cantidad de energía fluye en ambas
direcciones, no habiendo intercambio neto. Para que dos sistemas estén en equilibrio
térmico deben de estar a la misma temperatura.
Tambien podría decirse que:
Cp = Q/mΔT.
Que se puede modificar la fórmula si se quiere hallar el incremento o la
variación del calor en lugar del calor específico. En tal caso, la fórmula sería:
ΔQ = mCpΔT
Presente ejemplos de la vida cotidiana donde el calor específico sea tenido en
cuenta.
Algunas aplicaciones de la obtención del calor especifico es por ejemplo la fabricación
de un termo en donde se guardan distintos líquidos como el café, la fabricación de
materiales térmicos para aislar la temperatura de un horno por ejemplo o el aislante
térmico de una casa, da información acerca de muchos materiales como los metales
para determinar su transmisión de calor y así obtener resultados óptimos de pérdida o
adquisición de calor.
En fisicoquímica, destilación, balance de materia y energía, generadores de vapor,
evaporación, todas las operaciones unitarias y procesos de separación

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BIBLIOGRAFÍA
http://www.ehowenespanol.com/funciona-calorimetro-como_175497/
http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADfica
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico
http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_termo/conserv_energia_calor2k1.pdf
Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975, pág 74-75
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/332569/MODULO_332569_EXE/conservacin_de_ene
rgia_y_balances_de_calor.html