calores especÍficos

MANUAL DE LABORATORIO DE FSICA II 10 Edicin DAFI FCF UNMSM

EXP. N 10 CALORES ESPECFICOS 57

CALORES ESPECFICOS

EXPERIENCIA N 10

Las molculas tienen una estructura interna porque estn compuestas de tomos que tienen

diferentes grados de libertad.

La energa cintica almacenada en estos grados de libertad internos no contribuye a la temperatura

de la sustancia sino a su calor especfico.

I. OBJETIVO

Determinacin del equivalente en agua del calormetro de aluminio.

Determinar el calor especfico de objetos slidos.

II. EQUIPOS / MATERIALES

1 Equipo de calentamiento 2 Clamp

1 Soporte universal 1 Varilla metlica

1 Calormetro de mezclas 1 Termmetro

1 Probeta graduada, 100 ml 1 Vaso de precipitado, 500 ml

1 Balanza Agua potable

Muestras metlicas

III. FUNDAMENTO TERICO

La cantidad de calor Q disipado o absorbido por cuerpos de la misma sustancia es directamente proporcional a la variacin de la temperatura T:

'

'

TQ

TQ

=

(1)

Tambin, el calor cedido o absorbido por cuerpos distintos, pero de la misma sustancia, son directamente proporcionales a la masa m:

'

'

m

Qm

Q= (2)

El calor especfico (c ) de un cuerpo se define como:

dTdQ

mc

1= (3)



Donde dQ es el elemento de la cantidad de calor que intercambian los cuerpos con el medio que lo rodea, mientras que dT es el elemento de variacin de temperatura que experimentan los cuerpos.

La cantidad de calor transferida/absorbida por el cuerpo depende de las condiciones en que se ejecuta el proceso. En la presente experiencia se utilizar el mtodo de mezclas y el proceso de medida se realizar a presin constante.

Determinacin del equivalente en agua del calormetro (K)

Sea una porcin de agua de masa ma dentro de un calormetro de masa mcal ambos a una temperatura Ta. Sobre este conjunto se vierte agua de masa mb que inicialmente se encuentra a temperatura Tb > Ta. Considerando ca el calor especfico del agua, ccal el calor especfico del calormetro se deja que se equilibre el proceso de la mezcla a una temperatura llamada de equilibrio Te.

( ) )()( beabaecalcalaeaa TTcmTTcmTTcm =+

Considerando calcal cmK =

aa

ae

beab cmTT

TTcmK

= )()(

(4)

Determinacin del calor especfico de un metal

Para determinar el calor especfico de un metal se usa una porcin de agua de masa ma dentro de un calormetro con equivalente en agua K ambos a una temperatura Ta. Sobre este sistema se sumerge dentro del agua un metal de masa mmetal que inicialmente se encuentra a temperatura T b> Ta. Considerando ca el calor especfico del agua, cmetal el calor especfico del metal se deja que se equilibre el proceso de la mezcla a una temperatura llamada de equilibrio Te. Luego en el balance se tiene:

( ) )()( bemetalmetalaeaeaa TTcmTTKTTcm =+

Despejando se obtiene:

)())((

bemetal

aeaametal TTm

TTKcmc

+= (5)



Conociendo el calor especfico del agua y el equivalente en agua del calormetro, el calor especfico del cuerpo queda automticamente determinado.

IV. PROCEDIMIENTO

DETERMINACIN DEL EQUIVALENTE EN AGUA DEL CALORMETRO

1. Dentro del calormetro, vierta 150 ml de agua (ma) y mida la temperatura inicial del sistema Ta.

2. En vaso de prex vierta 100 ml de agua (mb) y proceda a calentar hasta que hierva a una temperatura Tb.

3. Vierta esta agua caliente dentro del calormetro y espere 1 minuto para que llegue a equilibrarse el sistema.

4. Con un termmetro mida la temperatura del sistema en equilibrio Te.

5. determine las masas ma y mb del agua que se usan en este proceso y complete la Tabla 1.

Tabla 1

6. Usando la relacin 4 determine el equivalente en agua del calormetro y anote su valor.

K = ______________

DETERMINACIN DEL CALOR ESPECFICO DE UN METAL

1. Dentro del calormetro, vierta 150 ml de agua (ma) y mida la temperatura inicial del sistema Ta.

2. Con la balanza de tres brazos determine la masa del cilindro de metal mmetal = mAluminio y anote este valor en la tabla 2.

3. En vaso de pirex vierta 500 ml de agua. Suspenda el termmetro y el cilindro de metal de aluminio como se muestra en la figura y proceda a calentar el sistema con el mechero bunsen hasta que el gua hierva a la temperatura Tb.

am

ca

aT

bm

bT

Te



4. Introduzca rpidamente el cilindro caliente dentro del calormetro y cierre hermticamente y espere 1 minuto para que llegue a equilibrarse el sistema.

5. Con un termmetro mida la temperatura del sistema en equilibrio Te.

6. Determine la masa del agua ma y completa la tabla 2 y usando la relacin 5 determine el calor especfico del aluminio.

Tabla 2

7. Siguiendo los mismos pasos anteriores completa la tabla 3 para el bronce y usando la relacin 5 determine el valor de su calor especfico.

Tabla 3

8. Siguiendo los mismos pasos anteriores completa la tabla 4 para el plomo y usando la relacin 5 determine el valor de su calor especfico.

am 150 g

ca

aT

ioAlum min

bT

Te

cAluminio

Eexp rel

Eexp rel %

am 150 g

ca

aT

broncem

bT

Te

Cbronce

Eexp rel

Eexp rel %



Tabla 4

V. EVALUACIN

1. Defina el calor especfico de un material, cual es la diferencia con capacidad calorfica.

2. Enumere y explique tres fuentes de error cometidos en este experimento. 3. Qu es un calormetro? y explique su uso.

4. Cul sera la diferencia si en vez de agua usamos aceite para determinar el calor

especfico del aluminio? 5. Investigue cuntos tipos de calormetros hay en el mercado y cul es el uso de

cada uno de ellos.

VI. CONCLUSIONES

.

am 150 g

ca

aT

plomom

bT

Te

Cplomo

Eexp rel

Eexp rel %

EXP. N 10 CALORES ESPECFICOS FECHA:

ALUMNO: MATRCULA: V.B



.

VII. RECOMENDACIONES

.

calores especÍficos

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