UNIVERSIDAD DEL NORTE

2010

LABORATORIO 4 CALOR ESPECÍFICO

Universidad del Norte

División de ingenierías

Departamento de física

Andrés Cristancho M

Luis Yepes F

Hans Van Strahlen

_______________________________________________________________________ 12 de mayo de 2010 DEPARTAMENTO DE FISICA NRC: 1912 ©Ciencias Básicas Laboratorio de física calor y ondas Universidad del Norte - Colombia _______________________________________________________________________ Andrés Cristancho M. Luis Yepes F. email: adcristancho@uninorte.edu.co email: yluis@uninorte.edu.co Ing. Mecánica Ing. Mecánica

Hans Van Strahlen Email: hvanstrahlen@hotmail.com

Ing. Civil y Ambiental _______________________________________________________________________

LABORATORIO 4: CALOR ESPECÍFICO

ABTRACT

The laboratory experience that we discuss below was based in the experimental

calculation of the specific heat of three different types of solids by

the method of mixtures, putting them in water at 100℃ and then putting them in

water at room temperature. These solid were: a lead sphere, an aluminum cylinder

and copper cylinder.

RESUMEN

La experiencia de laboratorio que a continuación analizaremos fue basada en el cálculo

experimental del calor específico de tres tipos de sólidos distintos por el método de las

mezclas, metiéndolos en agua a 100℃ y luego metiéndolos en agua a temperatura

ambiente. Estos sólidos eran: una esfera de plomo, un cilindro de aluminio y un

cilindro de cobre.

RESULTADOS

A continuación se muestran las graficas de temperatura contra tiempo y los datos

de los sólidos utilizados para la experiencia de laboratorio.

Primero analizaremos la grafica y los datos tomados para el solido de aluminio.

En las siguientes gráficas observamos el comportamiento de la temperatura del

sistema, agua en el calorímetro, que inicialmente se encuentra a temperatura

ambiente, y luego se introduce el material, ya sea aluminio, cobre o plomo. Es

importante entender que el sistema llegará a una temperatura final diferente,

dependiendo del calor específico del material, que se calculará a continuación.

Fig. 1. Grafica cambio de temperatura solido de aluminio.

Fig. 2. Grafica de cambio de temperatura solido de plomo.

Fig. 3. Grafica de cambio de temperatura solido de plomo.

El procedimiento que se llevó a cabo para calcular los calores específicos, fue inicialmente

tomar la temperatura inicial de un sistema de agua hirviendo, y luego introducir una muestra

de un material metálico hasta que alcanzara el equilibrio térmico, luego, llevar la pieza

metálica a un calorímetro (recipiente polimérico, aislante térmico) con agua a temperatura

ambiente 26 aproximadamente, luego medir la temperatura cuando el sistema alcanzó el

equilibrio térmico.

Partiendo de los datos obtenido, temperatura inicial y final del agua, y temperatura inicial y

final del material, a partir de la ecuación

Y sabiendo que

Se calcularon los calores específicos de cada material, (cobre, aluminio y plomi)

Aluminio

;

Cobre

; ;

Plomo

; ;

Como es de esperarse los valores obtenidos para los calores específicos en la practica,

tiene un porcentaje considerable de error con respecto a los datos reales, esto se debe

a que, ni el calorímetro, ni el termómetro son aislantes térmicos ideales, estos objetos,

absorben calor durante la experiencia, alterando todas las mediciones, lo mismo

ocurre cuando manipulamos estos objetos, el generador de vapor o las paredes del

calorímetro, el termómetro detecta estos cambios, por este hecho se alteran las

mediciones. También al presentarse transferencia de calor del sistema hacia el

entorno, se espera que la temperatura final del sistema sea menor a la que se

obtendría si no hay transferencia de calor con el entorno. Las diferencias entre las

temperaturas finales e iniciales del agua y el objeto metálico tendrán una variación

menor y mayor, respectivamente.

El cambio de temperatura en el agua contenida en el calorímetro para las diferentes muestras metálicas se debe a que entre menor es el calor especifico del solido, será mucho más fácil transferirle calor, y por esta razón se producen los diferentes cambios de temperatura para cada elemento, pues se pasara a mayor velocidad la energía calórica de un sólido de menor calor especifico que uno con mayor capacidad. Si se tienen las tres muestras, de cobre, aluminio, y plomo a 27ºC y se echan en agua a 100ºC, el cobre absorberá mayor cantidad de calor, ya que, de las tres muestras, ésta es la que posee menor calor específico, es decir, se requiere menos energía para que haya trasferencia de energía, o calor y, por consiguiente un aumento en la temperatura del sólido.