SOLO PARA INFORMACION

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1 ÍNDICE GENERAL INTRODUCION OBJETIVOS EXPERIMENTO MARCO TEÓRICO Capacidad calorífica Calor específico de sólidos Calorimetría DISEÑO EQUIPOS Y MATERIALES: VARIABLES INDEPENDIENTES VARIABLES DEPENDIENTES RANGO DE TRABAJO PROCEDIMIENTO CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA...9 Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 1

2 INTRODUCCIÓN La práctica de laboratorio consistió básicamente en tomar varios objetos metálicos introducidos en agua con alta temperatura y someterlos a un contacto térmico con agua en temperatura ambiente y esperar a que alcanzaran una temperatura de equilibrio y mediante algunos cálculos poder obtener el calor especifico de estos cuerpos. 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 calculo de los calores específicos a determinar. Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 2

3 1. OBJETIVOS CALOR ESPECIFICO DE SÓLIDOS Calcular el calor Específico para varios sólidos. Afianzaremos los conceptos de calor, temperatura, calor específico. Aprender a usa el CALORIMETRO correctamente. Haciendo uso de un calorímetro, y utilizando el método de las mezclas calcular es calor específico de un material metálico sólido. Aplicar la Ley de equilibrio Térmico a sistemas termodinámicos Aplicar la conservación de la energía en sistemas con transferencia de calor Reconocer el calor como una forma de energía Afianzaremos los conceptos de calor, temperatura, calor especifico, capacidad calorífica 2. EXPERIMENTO 2.1 MARCO TEÓRICO 2.2 Capacidad calorífica Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorífica viene dada por: Donde: C es la capacidad calorífica, que en general será función de las variables de estado. Q es el calor absorbido por el sistema. ΔT la variación de temperatura Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 3

4 La capacidad calorífica es un valor característico de los cuerpos, y está relacionado con otra magnitud fundamental de la calorimetría, el calor específico. También se sabe q para hallar el calor entregado o calor perdido se utiliza la siguiente formula: Donde: Q es el calor entregado o calor perdido. Ce es el calor específico. ΔT la variación de temperatura M es la masa del cuerpo. 2.3 Calor específico de sólidos Q = CE.M.ΔT El calor específico de sólidos es aquella magnitud escalar que indica la cantidad de calor que debe suministrarse a la unidad de masa de una sustancia para que su temperatura se incremente. Además, en el calor específico se debe notar que es una característica propia de las sustancias que constituye el cuerpo, en tanto que la capacidad térmica (C) depende de la masa (m) y de la sustancia que constituye el cuerpo El calor específico, es una característica de cada material, cumple de la siguiente formula: Donde: Q es el calor entregado o calor perdido. Ce es el calor específico. ΔT la variación de temperatura M es la masa del cuerpo. C E = Q/M.ΔT Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 4

5 2.4 Calorimetría Es la ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor. El calorímetro es el instrumento que mide dicha energía. 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. 3. DISEÑO Fig. Nº1: Diseño del experimento - Estufa Fig. Nº2: Diseño del experimento - Calorímetro Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 5

6 4. EQUIPOS Y MATERIALES: Un calorímetro Termómetro Un sensor de temperatura Una cocina eléctrica Un soporte universal Agua Tres pesas cilíndricas Vaso precipitado (1000ml) Un soporte universal Una pinza metálica Calorímetro termómetro Un sensor de Temperatura Vernier LAB Pro Cocina eléctrica soporte universal vaso precipitado Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 6

7 Agua pesa cilíndrica pinza metálica 5. VARIABLES INDEPENDIENTES Que instrumentos nos dan las variables independientes en el experimento y cuales son estas variables? Masa de los cuerpos sólidos, es independiente y se determina por medio de la balanza. La temperatura es una variable independiente y se determina por medio del sensor de temperatura. 6. VARIABLES DEPENDIENTES En este caso no existen variables dependientes pues todas las variables son independientes de la masa 7. RANGO DE TRABAJO Cuales son los rangos de trabajo de los instrumentos siguientes? Fueron utilizados los siguientes materiales: Para la balanza: - Mínima medida 1 g. - Máxima medida 1000 g. El termómetro de 0o C a 100º C Vaso Precipitado de 0ml a 1000ml El sensor de temperatura de 40º C A 135º C Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 7

8 No fueron considerados los siguientes materiales: Un matraz Una pinza metálica 8. PROCEDIMIENTO Pesamos cada una de las muestras de acero, por medio de la balanza y anotamos en las tablas sus respectivos pesos. Luego colocamos una de las muestras en el vaso y lo llenamos de agua, de tal manera que el agua cubra al bloque. Se pone a calentar el vaso hasta que el agua comience a hervir, midiendo la temperatura con un termómetro. Anotamos en la tabla. En un recipiente térmico ponemos 200ml de agua y el censor de calor (nos dará la grafica de calor vs. tiempo) Cuando el agua del vaso hierva, pasamos el bloque al recipiente térmico. Con una cuchara movemos suavemente para que se establezca el equilibrio el cual se indicara en el Loggerpro. Repetimos este paso 3 veces por muestra anotamos todos los datos en una tabla. Para las otras muestras se repiten los mismos pasos. Tabla Nº 1 Tema: calor especifico de sólidos Nº Masa del agua Gr. Masa del metal Gr. Tº inicial ºC Tº equilibrio ºC Ce agua Cal/gr.ºC Ce metal Cal/gr.ºC ; ; Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 8

9 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Verificamos mediante la experiencia que el calor es la energía que es transferida de un cuerpo a otro, debido a que se encuentran a diferentes temperaturas. También que al poner dos cuerpos en contacto y uno ellos se encuentre a mayor temperatura este transfiere calor al otro cuerpo hasta q logre el equilibrio térmico. El equilibrio térmico es una situación en la que dos objetos en contacto térmico dejan de intercambiar energía por el proceso de calor ya que los dos alcanzaron la misma temperatura El aumento de la temperatura del agua a medida que se da la reacción tiende hacia un valor constante debido a que el flujo calórico es consecuencia del gradiente de temperatura entre los dos sistemas. Por esto cuando se establece el equilibrio, dicho gradiente es igual a cero y la temperatura se mantiene constante. Concluimos que la energía se transfiere por tres mecanismos: conducción, convección y radiación Se recomienda cambiar el agua para que cada experiencia tenga las mismas condiciones iniciales y pueda salir más exactamente, al hacer las repeticiones. Utilizar una paleta de madera y no de metal para que no haya pérdidas en la transferencia de calor cuando el material de metal caliente este en contacto con el agua fría. Para facilitar los cálculos se recomienda tomar varias mediciones en la experimentación. 10. BIBLIOGRAFIA Alonso-Finn; Física: Mecánica, Vol. 1, Fondo Educativo Interamericano Guía de Laboratorio FISICA II - Universidad Nacional del Callao Raymond A., Serway; Jewet, John, Física 1. México D.F.: Thomson, Lic. Ausberto R. Saldaña. FISICA II. Segunda Edición. Editorial San Marcos LEA Y BURQUE, " physics: The Nature of Things", Brooks/ Cole 1997 Guía de Laboratorio. FISICA II Calor Especifico De Sólidos Experiencia Nº 7 Calor Específico de Sólidos 9