INTRODUCCION

1. CAPACIDAD CALORÍFICA EN UN CALORÍMETRO
1. OBJETIVOS:
Determinar el calor específico del calorímetro relativo al agua.
Determinar el calor específico de un sólido utilizando el calorímetro.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:
Es algo común observar que, si situamos un objeto caliente (taza de anís) o un objeto frío (un
helado de fresa) en un entorno a temperatura ambiente, el objeto tenderá hacia el equilibrio
térmico con su entorno. Esto es, la taza de anís se enfría y el helado de fresa se calienta; la
temperatura de cada uno se acerca a la temperatura del entorno. Parece claro que tales
aproximaciones al equilibrio térmico deben implicar cierta clase de intercambio de energía entre
el sistema y su entorno.
¿Qué es el calor?
Mientras que la energía interna se refiere a la energía total de todas las moléculas dentro del
objeto, el calor es la cantidad de energía que fluye de un cuerpo a otro de forma espontánea
debido a su diferencia de temperatura. El calor es una forma de energía, pero es energía en
tránsito. El calor no es una propiedad de un sistema. Sin embargo, la transferencia de energía
como calor ocurre a nivel molecular como resultado de una diferencia de temperatura.
Considere un bloque de metal a alta temperatura, que consiste en átomos que oscilan
intensamente alrededor de sus posiciones promedio. A bajas temperaturas, los átomos
continúan oscilando, pero con menos intensidad. Si un bloque de metal más caliente se pone en
contacto con un bloque más frío, los átomos que oscilan intensamente en el borde del bloque
más caliente emiten su energía cinética a los átomos menos oscilantes en el borde del bloque
frío. En este caso, hay una transferencia de energía entre estos dos bloques y el calor fluye del
bloque más caliente al más frío por estas vibraciones aleatorias.
Decimos:

2. 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. Supongamos que la temperatura
del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB.
Explicación:
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.
Cuando un sistema de masa grande se pone en contacto con un sistema de masa pequeña que
está a diferente temperatura, la temperatura de equilibrio resultante está próxima a la del
sistema grande.
Decimos que una cantidad de calor ΔQ se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al
sistema de menor temperatura.
✓ La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura ΔT.
✓ La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorífica del sistema.
Se formula así:
1. CALOR:
Es la transferencia de energía térmica de un sistema (o agregado de electrones, iones y átomos)
a una temperatura hacia un sistema que se encuentra en contacto con él, pero que está a una
temperatura más baja. Joule como resultado de sus investigaciones, encontró que determinada
cantidad de energía era siempre equivalente a una cierta cantidad de calor.
a. Calor Específico( ∁𝜺 ):
Es la cantidad de calor absorbido (o perdido) por unidad de masa de una sustancia cuando su
temperatura varía en un grado.
b. Capacidad Calorífica (∁ ):
Se define como la cantidad de energía transferida por calentamiento necesaria para aumentar
un grado la temperatura de la sustancia. Si M es la masa de la sustancia y es el calor especifico,
entonces la capacidad calorífica es:
Entonces, el calor ganado o perdido por una sustancia, expresado en su capacidad calorífica es:

3. 2. CALORIMETRÍA
a. Conservación de Energía (Calorimetría): Una técnica para medir el calor específico consiste en
calentar una muestra a una temperatura conocida T2, localizándolo en un frasco de agua, que
no permita la transferencia de calor hacia el exterior, de masa y temperatura conocida (T1 < T2),
y midiendo la temperatura del agua cuando
b. Equivalente en Agua del calorímetro:
Si el intercambio de calor se efectuara entre dos masas de agua, una fría y otra caliente, es:
Despejando e ingresando el signo negativo, tenemos la ecuación del equivalente en agua del
calorímetro:

4. . PALABRAS CLAVE:
Calor, temperatura, calorimetría, calor específico, calorímetro de mezclas, transferencia de
calor, equilibrio térmico, conservación de la energía, intercambio de calor.
ACTIVIDAD VIRTUAL:
En el siguiente enlace del Curso Interactivo de Física en Internet (de Ángel Franco García)
realizaremos la actividad virtual propuesta:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/calorimetro/calorimetro.html
En esta aplicación interactiva es posible medir el equivalente en agua de un calorímetro, así
como el calor especifico de un sólido. En la ilustración se muestra que 2 cuerpos, de diferentes
temperaturas conocidas medidas con un termómetro, al cabo de cierto tiempo, alcanza una
temperatura de equilibro.
Los controles de los parámetros para la aplicación son:
1. La masa M de agua (en gramos) en el calorímetro, en el control titulado Calorímetro
Masa.
2. La temperatura inicial (𝑇ℴ)en el calorímetro, en el control titulado Temperatura
3. La masa M de agua (en gramos) en la probeta, en el control titulado Agua Masa(g)

5. 4. La Temperatura a la que se encuentra el agua en la probeta, control titulado
Temperatura
5. La masa m a la que se encuentra el sólido en gramos, control Masa(g)
6. La temperatura a la que se encuentra el sólido en el baño de agua, control titulado
Temperatura
Asimismo, de haber algún cambio en los parámetros de los datos, se debe pulsar el botón
Prepara, para que así los termómetros y escalas graduadas reflejen los valores introducidos. El
botón Calcula dará como resultado la Temperatura de equilibrio.
Actividad 1: Equivalente en agua del calorímetro:
✓ Seleccionamos el control botón Equivalente en agua.
✓ En la sección Calorímetro, en el control deslizable Masa seleccionamos la masa
(M) del agua en gramos en el calorímetro. Anote en la tabla 2.
✓ En el control deslizable Temperatura, seleccionamos la temperatura (𝑇ℴ ) inicial
del calorímetro de unos. Anote en la tabla 2.
✓ En la sección Agua, ingresamos la masa (m) del agua en gramos contenida en la
probeta y anotamos. En la tabla 1
✓ En el control deslizable Temperatura, seleccionamos la temperatura (T) del
agua contenida en el problema, de unos. Anote en la tabla 2.
✓ Luego, pulsamos el botón Prepara para ingresar los datos en la animación y
enseguida el botón Calcula.
✓ Se podrá visualizar la temperatura de equilibrio (T2), que se alcanza después de
cierto tiempo. Anote en la tabla 2.

6. 5. Me da la
Temperatura
equilibrio
1.Presiono
2. presiono “prepara”
3. presiono “calcula”

7. Tabla 2: Valores de la masa de agua y temperatura
Agua (fría) Agua (caliente)
Masa de agua (g) M= 90g m=70g
Temperatura (cª) Te = 28 c To = 18 c T=45 c
. PROCESAMIENTO DE DATOS:
a. Determinación del equivalente en agua del calorímetro:
Utilizando siguiente ecuación, determinamos el equivalente en agua del calorímetro.
Actividad 2: Calor específico del cuerpo sólido:
➢ Seleccionamos el control botón Calor especifico del sólido.
➢ En la sección Calorímetro, en el control deslizable Masa seleccionamos la
masa (M) del agua en gramos en el calorímetro. Anote en la tabla 3.
➢ En el control deslizable Temperatura, seleccionamos la temperatura inicial To
del calorímetro de unos 15 cº. Anote en la tabla 3.
➢ En el control Material seleccionamos entre Aluminio, Cobre, estaño, Hierro,
Oro, Plata, Plomo2; a una Masa (m) y anotamos en la tabla 3.
➢ En el control deslizable Temperatura, (T) seleccionamos la temperatura del
solido de unos 70 cº
➢ Se pulsa el botón Prepara y enseguida el botón Calcula. El sólido se introduce
en el calorímetro y se podrá visualizar la temperatura final de equilibrio Te.

8. ➢ AL presionar prepara te da la ubicación exacta de los resultados propuestos:
➢ Al presionar calcula me da un calculo exacto de mi temperatura equilibrio:
➢ En este caso es 20 c.

9. Especificando:
Tabla 3: Valores del agua y el cuerpo sólido
Agua fría Cuerpo solido
Masa (g) M=180g m=160g
Temperatura (cª) Te=27c To=25 c T=55 c
Calculo mi equivalente en agua
b. Determinación del calor específico del cuerpo sólido:
Considerando el calor específico del calorímetro, hallado en la primera parte del laboratorio,
utilizamos la ecuación para determinar el calor específico del cuerpo sólido a partir de:
formula:

10. 7. CUESTIONARIO:
7.1. ¿Cuándo introducimos el cuerpo caliente en el calorímetro ¿Qué sucede cuando su
temperatura se aproxima a la del agua?
Porque de esa manera se podía alcanzar el equilibrio térmico de una manera más rápida, si no
lo hubiéramos agitado los resultados hubiesen adquirido un mayor margen o un mayor
margen de error, ya de error, ya que para la toma que para la toma de datos necesitamos que
se encuentre en una temperatura adecuada.
2060
4186

11. 7.2. ¿Qué tipo de materiales podrían introducirse en el calorímetro para calcular su calor
especifico? ¿Podría ser madera?
a. Aluminio, cobre, hierro, mercurio, oro, plata, entre otros...
b. Si ya que la transferencia de calor se puede hacer a la madera y la madera la agua.
7.3. ¿De qué factores depende el calor especifico de un cuerpo solido?
De la temperatura inicial de dicho cuerpo ya que, tienen una estructura interna porque están
compuestas de átomos que tienen diferentes formas de moverse en las moléculas. La energía
cinética almacenada en estos grados de libertad internos no contribuye a la temperatura de la
sustancia sino a su calor específico.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Raymond A. Serway; FísicaTomo I; Editorial McGraw–Hill.
• Tipler Mosca; Física para la ciencia y la tecnología Vol. I; Editorial Reverte.
• Miguel Ángel Hidalgo Moreno; Laboratorio de Física; Editorial PEARSON EDUCACIÓN.
• Sears –Zemansky; Física universitaria; 12ª. Edición; Vol. 1; Editorial ADDISON-WESLEY
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/calorimetro/calorimetro.htm