calor especifico de un metal. informe de fisica by jairo a. marchena m. usb. (bquilla- colombia)

Informe de laboratorio: “calor especifico”

“CALOR ESPECIFICO”

Practica No.4

Presentado por:

AVILA HILNER

BARRAZA KATHY

DORIA MAURICIO

MARCHENA JAIRO

Profesor:

MGR. JORGE FERMÍN HERNÁNDEZ GÓMEZ

Facultad de Ing. Industrial

III semestre, jornada diurna

Universidad Simón Bolívar

Barranquilla-Atlántico

2013

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TABLA DE CONTENIDO.

1. Introducción………………………………………………….pag.3

2. Objetivo general……………………………………………. pag.3

3. Objetivos específicos……………………………………….. pag.3

4. Marco teórico………………………………………………pag.4

5. Materiales………………………………………………….pag.5

6. Tabla de datos………………..……………………………..pag.6

7. Confrontación de resultados………………………………….pag.8

8. Conclusiones………………………………………………pag.10

9. Respuesta a las preguntas……….…………………………pag.11

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INTRODUCCIÓN.

omo estudiantes preocupados por el conocimiento de la fisica hemos elaborado este informe, donde se presentaran conocimientos referentes a calor especifico, cantidad de calor, calor cedido y absorbido, entre

otros al igual que su definición, objeto, formulas y aplicaciones, CPara llegar a la consecución de los principales objetivos se tomaron medidas con las herramientas e instrumentos habilitados en el laboratorio. Luego de ello se procedió a realizar las respectivas observaciones cálculos y confrontación de resultados, incluyendo la determinación del error porcentual, hasta que por último se llegase a una conclusión de lo hecho en base a los objetivos planteados en el comienzo de este escrito.

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1.0. OBJETIVOS

1.1. General

Determinar el valor del calor específico en tres metales.

1.1. Específicos

Masar cada metal y el agua Determinar el valor de la temperatura del metal antes de verterlo en el

agua, a la que se le a tomado previamente la temperatura. Determinar el valor de la temperatura de equilibrio del agua y del metal

después de transcurrido algún tiempo.

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2.0 MARCO TEORICO.

2.1. Calor

En termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico

2.2. Caloría

La caloría se define como la cantidad de calor necesario para aumentar en 1 °C la temperatura de 1° de agua

1cal = 4.186 J

2.3. Cantidad de calor.

Es la energía que gana (Q>0) o pierde (Q<0) un cuerpo del sistema en el que esta sumergido debido al cambio de su temperatura inicial. Sus unidades son la caloría y se representa de esta forma:

Q = m . c . ΔT

2.4. Equilibrio térmico o Ley cero de la termodinámica.

Al poner en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el de mayor temperatura cede parte de su energía al de menos temperatura hasta que sus temperaturas se igualan. Se alcanza así lo que llamamos "equilibrio térmico". La energía calorífica (calor) no pasa del cuerpo que tiene más energía al que tiene menos sino del que tiene mayor temperatura al que la tiene menor.

Esta ley se anuncia así:

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http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico


“La experiencia indica que si dos sistemas A y B se encuentran, cada uno por

separado, en equilibrio térmico con un tercer sistema, que llamaremos C, entonces A y

B se encuentran en equilibrio térmico entre sí.”

2.5. Calor absorbido

Es el calor que un cuerpo adquiere de otro y la cantidad que absorbe va a depender

de la temperatura inicial que este tenga.

2.6. Calor cedido.

Es el calor que cede un cuerpo o masa a otro.

2.7. Calor específico

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 (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra (minúscula)

Q=mcΔT; despejando calor específico (c) queda asi:

c = Q/mΔT; donde:

Q: cantidad de calor

m: masa de la muestra

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(B)T=

(A) T= (C)T= 30°C

Hubo equilibrio térmico entre A y B

a 30°C

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_termodin%C3%A1mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_termodin%C3%A1mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica


ΔT: diferencia de temperaturas (Tfinal – Tinicial)

Entonces teniendo en cuenta que se sabe que toda energía térmica cedida va a redundar en la misma que se recibe. Es decir la cantidad de calor que sale debe ser igual a la cantidad de calor que entra. Matemáticamente se tiene entonces que:

+Qentra = -Qsale

Desarrollando la ecuación de la igualdad de calor, se tiene que:

+ (m c ΔT )que recibe el H2O = - (m c ΔT) que pierde el metal

Y entonces para hallar el calor específico (c) se tiene que:

+ (c) que recibe el agua = −(m c ΔT ) que cedeel metal

( m ΔT ) querecibe el agua

Esta será la formula a usar más adelante en los cálculos, que nos permitirá hallar el calor especifico del metal

C metal = −(mH 2O)(cH 2O)( ΔT H 2 O)

(m metal)(ΔT metal)

Donde;

c metal: calor especifico del metal (incógnita)

mH 2O: masa del agua

c H2O: calor especifico del agua

ΔT H 20: T final del agua (equilibrio térmico) – T inicial del agua

m metal: masa del metal

ΔT metal: T final del metal – T inicial del metal

NOTA: Se puede resaltar que el signo que acompaña al (c) que recibe el agua es positivo (+); ya que, queda por entre dicho que cuando se recibe determinada cantidad de calor en termodinámica se ve reflejado en una ganancia que es representada por un signo positivo. Al igual que el signo que acompaña los términos

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de −(m c ΔT )que cede elmetal . Aquí por el contrario se observa una pérdida de calor y

este fenómeno en termodinámica se explica matemáticamente con un signo negativo (-) que denota perdida.

2.8. Tabla de calores específicos.

2.8. Porcentaje de error. Para hallar el porcentaje del error experimental se procede así:

% error=|Vr (1 )−promedioVr (1) |∗100

Reemplazando nuestro calor especifico obtenido y el calor especifico del probable material tenenemos.

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Valor a tener en

Valor a tener en


% error=|Vr ( calor especifico teorico metal )−Vr c especificometal hallado en laboratorioVr(calor especifico teorico metal) |∗100

3.0. MATERIALES.

3.1. Balanza científica.

Se emplean en los laboratorios para pesar pequeñas cantidades de masa de reactivos, instrumentos de laboratorio para realizar análisis químicos o biológicos, etc. Estas balanzas destacan por su gran precisión.

La utilizamos durante la práctica para calcular la masa del beaker vacio y con agua

3.2. Mechero de bunsen

Es un instrumento utilizado en laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos. Provee una transmisión muy rápida de calor intenso en el laboratorio. Es un quemador de gas del tipo de premezcla y la llama es el producto de la combustión de una mezcla de aire y gas.

Lo usamos para calentar la maya de asbesto que subiría la temperatura del metal.

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3.3 trípode metálico

El trípode es un aparato de tres partes que permite estabilizar un objeto. Se usa para evitar el movimiento propio del objeto. Nos permitio sostener el soporte

3.4 maya de asbesto

Es la encargada de repartir la temperatura de manera uniforme, cuando se calienta con un mechero. Para esto se usa un trípode de laboratorio, ya que actúa como un sostenedor a la hora de experimentar. Nos permitió calentar la barra que sostenía el metal.

3.5. Dos termómetros de mercurio

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Es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado

mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales.

El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio,

encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada.

Lo usamos para calcular las temperaturas del metal y el agua.

3.6. Beaker

Se usan como contenedores para mezclar, transportar, y realizar reacciones, pero no para medidas exactas. Los volúmenes indicados en los lados son aproximados con una precisión de solo aproximadamente un 5%. Sirvió para contener agua durante la practica.

Pinzas para retirar el beaker caliente

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Es una máquina-herramienta simple cuyos extremos se aproximan para sujetar algo. Funciona con el mecanismo de palancas simples, que pueden ser accionadas manualmente o con mecanismos hidráulicos, neumáticos o eléctricos. La usamos para sostener el metal caliente y el beaker.

Pinza de nuez

Esto porque aparte de sujetar otras herramientas, como argolla o pinzas, también a su vez debe sujetarse en un soporte universal.

Encendedor

Es un dispositivo pirotécnico portátil usado para generar una llama. El carburante necesario, generalmente gasolina o butano a presión —una mecha en los primitivos mecheros—, está contenido en su depósito, y el comburente es el oxígeno del aire. Además del depósito, cuenta con un dispositivo de ignición y otro de extinción de la llama.

Nos permitió encender el mechero bunsen.

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4.0. PROCEDIMIENTO Y MONTAJE DE LA PRÁCTICA.

4.1. Masamos el recipiente solo y luego el recipiente con el agua, después hicimos lo mismo con cada metal directamente sobre la malla caliente usando las pinzas con nuez.

masaje del vaso con agua Masaje del metal

4.2. Colocamos el metal directamente sobre la malla caliente usando las pinzas con nuez.

Calentamiento del metal.

4.3. Con el termómetro tocamos la superficie del metal y apuntamos la temperatura arrojada.

Medición de la temperatura del metal por el termómetro.( To del metal)

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Lectura:

Vagua = 40ml

Lectura:

M metal = 7.1g

El metal fue sometido a


4.4. Colocamos el agua en un beaker sobe la mesa y medimos su temperatura,

Medición de la temperatura inicial del agua ( To del agua)

4.5. Se arrojo el metal caliente en el vaso con agua y se tomo la temperatura a la que ya no cambio más el termómetro o la temperatura a la que las dos muestras llegaron a equilibrio térmico.

Medición de temperaturas invariables (equilibrio térmico; Tf de agua y metal)

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Lectura T

metal = 130°C (T

inicial metal)

LECTURA To agua: 24°C

Lectura Eq. Térmico =

A 28°C no hubo variación de temperatura por lo que se dice que se ha llegado

al equilibrio térmico ; entonces tanto el metal como el agua llegan a

una una misma temperatura final.

LECTURA T inicial agua: 24°C


5.0. TABLA DE DATOS.

Objeto Temperatura inicial del metal (To

metal)

Temperatura inicial del agua

(To agua)

Temperatura de equilibrio

Masa metal(mmetal)

Volumen agua

(V agua)

Metal 1 130°C 24°C 28°C 7.1 g 40ml

6.0. CALCULOS.

+ (c) que recibe el agua = −(m c ΔT ) que cedeel metal

( m ΔT ) querecibe el agua

c metal = −(mH 2O)(cH 2O)( ΔT H 2 O)

(mmetal )(ΔT metal)

c metal =−(40 g)( 1 cal

g° C)(4 )

(7.1 g )(−102) ΔT H 2O = 28°C – 24°C = 4

ΔT metal = 28°C – 130°C = -102

c metal = −(160)

(−724.2 )

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A 28°C no hubo variación de temperatura por lo que se dice que se ha llegado

al equilibrio térmico ; entonces tanto el metal como el agua llegan a

una una misma temperatura final.


c metal = 0.22 cal/g°C

Se puede deducir el metal con el que se trabajo fue aluminio ya que su valor

real de calor especifico en las tablas es de 0.22cal gr C

6.1. ERROR PORCENTUAL.

% error=|Vr (1 )−promedioVr (1) |∗100

Reemplazando nuestro calor específico obtenido y el calor específico del aluminio tenemos

% error=|Vr ( calor especifico acero )−Vr c especifico metal hallado en lab oratorioVr (calor especifico acero) |∗100

% error=|Vr (0.22 )−0.22Vr (0.22) |∗100

% error=0%

7.0. CONFRONTACIÓN DE RESULTADOS

Material ensayado

Calor especifico calculado

Calor especifico obtenido por el

texto

Material identificado

% error

metal 0.22cal g C 0.22cal g C aluminio 0.%

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CONCLUSIONES.

En relación a los objetivos planteados en un comienzo, queda por resaltar que basados en los resultados obtenidos en cálculos; gran parte de ellos se cumplieron debido al evidente error porcentual tan casi nulo de 0% sobre todo el general y redundaron en un informe lo más completo posible.

Creemos que el bajísimo margen de error que pudo existir se debió a las la gran precisión del cálculo del beaker con agua en la balanza, el cálculo de las temperaturas entre otras ya que todas estas últimas mediciones fueron realizadas por humanos y todo ello conllevo a este exitoso informe.

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