informe de calor especifico de un solido

7/23/2019 Informe de Calor Especifico de Un Solido

1/21

Universidad Nacional de Ingeniera

Faculta de Ingeniera Mecnica

Fsica 2

Seccin:B

Laboratorio: Calor Especico de Slidos

Integrantes:

Neyra Kunkel Cristhian Jess 20142208E

Ponce Arue!as E!uar!o 201420"#C

Fec!a de "eali#acin: 1"$11$201#

Fec!a de $resentacin: 18$11$201#

$roesor:Pachas Jos%

2%&'

1


2/21

(N)ICE

Cartula &

Introduccin *

+b,etivos -

Funda.ento /erico '

"epresentacin Es0ue.tica 1

o,a de datos 3 previo &*

Clculos 3 "esultados &-

+bservaciones &4

Conclusiones 2%

5ibliograa 2&

2


3/21

INTRODUCCIN

El presente informe de laboratorio de fsica, que tiene por ttulo CALOR

ESPECIFICO la cual pertenece a la seccin que se encuentra bajo la direccin

del ing. Jos Pachas, profesor del curso de fsica II de la facultad de ingeniera

Mecnica

Con este experimento se pretende que el estudiante de ingeniera observe el

CALOR ESPECIFICO y a partir de ello identifique las principales magnitudes

que intervienen, y visualice los valores que stas toman en distintos casos, as

como las variaciones que experimentan en diversos instantes y posiciones.

Tambin es una nueva oportunidad que tenemos los alumnos pertenecientes

al grupo, para poder dar un aporte que sea til a nuestros compaeros, con

los cuales intercambiaremos informacin sobre el tema desarrollado,

resultados, y as sacar conclusiones, con las cuales sacar recomendacionespara mejorar el experimento realizado.

Queremos agradecer a la facultad de ciencia por el prstamo de su laboratorio,

adems al ing. Jos Pachas por el tiempo brindado hacia nosotros y por su

conocimiento que nos transmite en cada experimento

3


4/21

OBJETIVOS

Determinar la capacidad calorfica de un calormetro.

Determinar el calor especfico de diferentes muestras solidas mediante

el uso de un modelo dinmico sencillo. Estudiar el efecto de la transferencia de calor entre el calormetro y la

muestra a analizar.Verificar experimentalmente las distintas ecuaciones de cantidad de

calor (Q).Aplicar laLeyde Equilibrio Trmico asistemastermodinmicos.

Aplicar la conservacin de la energa en sistemas con transferencia de

calor.

Reconocer el calor como una forma de energa.Afianzaremos los conceptos de calor, temperatura, calor especfico,

capacidad calorfica.

4
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml


5/21

FUNDAMENTO TERICO

CALOR ESPECFICO

Elcalor especficoes unamagnitud fsicaque se define como la cantidad de

calorque hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema

termodinmico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado

Celsius). En general, el valor del calor especfico depende de dicha temperatura

inicial. Se la representa con la letra (minscula).

En forma anloga, se define lacapacidad calorficacomo la cantidad decalor

que hay que suministrar a toda la extensin de una sustancia para elevar su

temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la

letra (mayscula).

Por lo tanto, el calor especfico es la capacidad calorfica especfica, esto es

.

El calor especfico es unapropiedad intensivade la materia, por lo que es

representativo de cada sustancia; por el contrario, lacapacidad calorficaes

unapropiedad extensivarepresentativa de cada cuerpo o sistema particular.

Cuanto mayor es el calor especfico de las sustancias, ms energa calorfica se

necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces

ms energa para incrementar la temperatura de un lingote demagnesioquepara un lingote deplomode la misma masa.

El trmino "calor especfico" tiene su origen en el trabajo del fsicoJoseph

Black, quien realiz variadas medidascalorimtricasy us la frase capacidad

para el calor. En esa poca lamecnicay latermodinmicase consideraban

ciencias independientes, por lo que actualmente el trmino podra parecer

inapropiado; tal vez un mejor nombre podra sertransferencia de energa

5
http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_intensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorimetr%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_intensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorimetr%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica


6/21

calorfica especfica, pero el trmino est demasiado arraigado para ser

reemplazado.

Elcalor especfico medio() correspondiente a un cierto intervalo de

temperaturas se define en la forma:

Donde es la transferencia de energa en forma calorfica entre el sistema y su

entorno u otro sistema, es la masa del sistema (se usa unancuando se

trata del calor especficomolar)y es el incremento de temperatura que

experimenta el sistema. Elcalor especfico() correspondiente a una

temperatura dada se define como:

El calor especfico () es una funcin de la temperatura del sistema; esto es,

. Esta funcin es creciente para la mayora de las sustancias (excepto para

los gasesmonoatmicosydiatmicos). Esto se debe a efectos cunticos quehacen que los modos de vibracin estn cuantizados y slo estn accesibles a

medida que aumenta la temperatura. Conocida la funcin , la cantidad de

calor asociada con un cambio de temperatura del sistema desde la

temperatura inicialTia la finalTfse calcula mediante la integral siguiente:

En un intervalo donde la capacidad calorfica sea aproximadamente constante

la frmula anterior puede escribirse simplemente como:

Cantidad de sustancia

Cuando se mide el calor especfico en ciencia e ingeniera, la cantidad de

sustancia es a menudo demasa, ya sea engramoso enkilogramos, ambos del

6
http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monoat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monoat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramo


7/21

SI. Especialmente en qumica, sin embargo, conviene que la unidad de la

cantidad de sustancia sea elmolal medir el calor especfico, el cual es un

cierto nmero de molculas o tomos de la sustancia. Cuando la unidad de la

cantidad de sustancia es el mol, el trminocalor especfico molarse puede

usar para referirse de manera explcita a la medida; o bien usar el trmino

calor especfico msico, para indicar que se usa una unidad de masa.

REPRESENTACIN ESQUEMTICA

Se usaron los siguientes materiales:

Un calormetro de mezclas.

Matraz

Probetas

7
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol


8/21

Termmetro

Dispensador de Gas

DETERMINACIN DE LA

CAPACIDAD CALORFICA DEL

CALORMETRO

Se coloca dentro del calormetro una

cantidad de masa de agua a una

temperatura menor que la del

medio ambiente.

8

Soporte universal

OllaBalanza


9/21

Se deja que se establezca el equilibrio y medimos la temperatura de

equilibrio:Ta

La temperatura de equilibrio fue

Ta= 23C

Medir un cierto volumen de agua y calentarlo en la olla hasta una

temperatura Tb .

La temperatura de equilibrio Tb= 80C

Se coloca una cantidad mbde esta agua en el calormetro.

9


10/21

Se deja que se establezca el equilibrio y medimos la nueva

temperatura de equilibrio :T

La temperatura de equilibrio fue:

T = 51,5C

CALOR ESPECFICO DE LOS SLIDOS

Se coloca una cantidad de masa de agua en el calormetro y se deja que

se establezca el equilibrio.

Se mide la temperatura de equilibrioTa


Ta= 23C

10


11/21

Comenzamos usando la masa 1, cuyo masa fue de:

m1= 76,9g

Sumergindolo en agua caliente, caliente un cuerpo slido hasta una

temperatura Tb

sumergiendo el slido

Se eleva la temperatura del slido hasta una temperatura Tb

11


12/21

La temperatura fue de:Tb= 80C

Luego se sumerge el cuerpo a

temperatura Tbdentro del agua que est contenida en el calormetro a

temperaturaTa .

Se mide la temperatura de equilibrio


T = 29C Se repite estos pasos con los dos siguientes metales.

1.Para la masa 2, cuya masa fue de:

m2= 111gLa temperatura de equilibrio fue:

T = 27C

2.Para la masa 3, cuya masa fue de:m3= 87,9gLa temperatura de equilibrio fue:

T = 28C

CLCULOS Y RESULTADOS

12


13/21

DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD CALORFICA DEL

CALORMETRO

PROBLEMA N1:

Con los datos experimentales determinaremos la capacidad calorfica del

calormetro.

SOLUCIN:

Teniendo en cuenta el fundamento terico

Calor ganado por un cuerpo = calor perdido por el otro

Qganado=Qperdido

Por definicin: Q=mceT

Dnde:

Q1 : Calor ganado por el agua a 23 .

Q2 : Calor ganado por el calormetro.

Q3 : Calor perdido por el agua a 80 .

C : Capacidad calorfica.

13


14/21

Para el agua se sabe que:ce=1

cal

g

Ecuaciones:

Q1+Q

2=Q

3

m1. (ce agua ) (TTa )+m (ce calormetro ) (TTa )=m2 (ceagua ) (TbT)

86. (1 ) (51,523 )+m (cecalormetro )(51,523 )=160.(1)(8051,5)

C=m.ce=74 cal

g

CALOR ESPECFICO DE LOS SLIDOS

PROBLEMA N2:

A.Determinar el calor especfico de la masa 1.

Dnde:


14


15/21


Q3 : Calor perdido por la masa 1 a 80 .

Para el agua se sabe que:ce=1cal /g

En el problema N1 se calcul la capacidad calorfica del calormetro

C=mce=74 cal /

Ecuaciones:

Qganado=Qperdido

Q1+Q

2=Q

3

ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m1 .(ceagua ) .(TbT)

Pero:

C=mce=74 cal / ; ma=170 g ; m1=76,9g

170. (1 ) (2923 )+74.(2923 )=76,9.(cemasa1)(8029)

cemasa1=0,3733 cal

g

PROBLEMA N3:

B.Determinar el calor especfico de la masa 2.

15


16/21

Dnde:

Q1

: Calor ganado por el agua a 23

.




cal

g


C=mce=74 cal /

Ecuaciones:

Qganado=Qperdido

16


17/21

Q1+Q

2=Q

3

ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m2 . (ceagua ) .(TbT)

Pero:

C=mce=74 cal / ; ma=160 g ; m2=111g

160. (1 ) (2723 )+74.(2723 )=111.(cemasa2)(8027)

ce

masa2

=0,1591 cal

g

PROBLEMA N4:

C.Determinar el calor especfico de la masa 3.

17


18/21

Dnde:





cal

g


C=mce=74 cal /

Ecuaciones:

Qganado=Qperdido

Q1+Q

2=Q

3

ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m3 . (ceagua ).(TbT)

Pero:

C=mce=74 cal / ; ma=160 g ; m2=87,9 g

160. (1 ) (2823 )+74.(2823 )=87,9.(cemasa2)(8028)

cemasa2=0,256 cal

g

18


19/21

OBSERVACIONES

Es importante distinguir entre capacidad calorfica y calor especfico, el

primer trmino alude al objeto y el segundo al material del cual est

hecho. La tapa del calormetro no es muy hermtica, por lo que el medio

influye en cierto modo en la temperatura de equilibrio. La probeta tiene un margen de error en la medicin, as que la cantidad

de agua en equilibrio no es exacta. Las piezas metlicas calentadas no llegaban a variar considerablemente

la temperatura del agua. Se observa que cada vez que transvasamos el agua, se pierde

aproximadamente 1g de agua. No llegamos a utilizar el dato de la temperatura del medio ambiente, a

menos que sea para cerciorase que la temperatura agua es menor a la

temperatura del medio ambiente. Estamos incurriendo a un error en los clculos, pues no consideramos

la prdida de la temperatura del metal en el momento que se retira del

sistema que le entrega calor para despus sumergirlo en el sistema de

prueba. Se observ que luego de calentar el agua y apagar el mechero, la

medida que se observaba en el termmetro disminua rpidamente en

aproximadamente 5 a 10 C, luego segua disminuyendo, pero ms

despacio (de manera casi imperceptible).

19


20/21

En nuestros clculos no hemos incluido el calor que absorbe el metal

del termmetro.

CONCLUSIONES

En el clculo del calor especifico de las muestras slidas (fierro,

aluminio, plomo) se encontr que nuestros valores hallados distan

considerablemente de los valoras promedio encontrados en los textos de

fsica. Pese a esto se guarda una correcta proporcin en los resultados. El calor es energa que es transferida de un sistema a otro, debido a que

se encuentran a diferentes niveles de temperatura. Por esta razn, al

poner los dos cuerpos en contacto, el que se encuentra a mayor

temperatura transfiere calor al otro hasta que se logra el equilibrio

trmico. Distintas sustancias tienen diferentes capacidades para almacenar

energa interna al igual que para absorber energa y una buena parte

de la energa hace aumentar la intensidad de las vibracin de las redes

atmicas y este tipo demovimientoes el responsable del aumento en la

temperatura. Cuando la temperatura del sistema aumenta Q y T se consideran

positivas, lo que corresponde a que la energa trmica fluye hacia el

sistema, cuando la temperatura disminuye, Q y T son negativas y la

energa trmica fluye hacia fuera del sistema.

20
http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml


21/21

El equilibrio trmico se establece entre sustancias en contacto trmico

por la transferencia de energa, en este caso calor; para calcular la

temperatura de equilibrio es necesario recurrir a laconservacin de

energaya que al no efectuarsetrabajomecnico la energa trmica totaldel sistema se mantiene.

Se concluye que los tres tipos de materiales tienen diferentes valores, de

acuerdo a sus propiedades fsicas.

BIBLIOGRAFA

FSICA UNIVERSITARIA VOLUMEN I, Sears, Zemansky, Young,

Fredman, Pearson. FSICA VOLUMEN I, Tipler, Mosca, Revert.

FSICA GENERAL, Burbano.

FSICA II, Leyva Naveros, Moshera.

Resnik Halliday Krane (2002).Fsica Volumen 1. Serway Jewet (2003).Fsica 1. Thomson.

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/tb01

21
http://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml

informe de calor especifico de un solido

Documents