calores Específicos (1) (1)

7/27/2019 calores Especficos (1) (1)

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad Decana de Amrica)

Facultad de Ingeniera IndustrialEscuela Acadmico Profesional: Ingeniera Industrial

LABORATORIO DE FSICA II

PracticaN 06:

MEDIDAS DE CALORES ESPECFICOS

Profesor: Contreras

Integrantes:

Berrocal Arango, Armando 02170019

Esquives Silva, R. ngel 02170044Casanova Casanova, Juan Ernesto 02170029

Rojas Mauricio, Roger 01114986

Ramrez Inchicaqui, Cristin 01113757

20031


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INTRODUCCIN

Calor especfico, cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de unaunidad de masa de una sustancia en un grado. En el sistema internacional de

unidades, el calor especfico se expresa en julios por kilogramo y kelvin; en

ocasiones tambin se expresa en caloras por gramo y grado centgrado. El calor

especfico del agua es una calora por gramo y grado centgrado, es decir, hay que

suministrar una calora a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado

centgrado.

De acuerdo con la ley formulada por los qumicos franceses Pierre Louis Dulong y

Alexis Thrse Petit, para la mayora de los elementos slidos, el producto de su

calor especfico por su masa atmica es una cantidad aproximadamente constante. Si

se expande un gas mientras se le suministra calor, hacen falta ms caloras para

aumentar su temperatura en un grado, porque parte de la energa suministrada se

consume en el trabajo de expansin. Por eso, el calor especfico a presin constante

es mayor que el calor especfico a volumen constante.

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FUNDAMENTO TERICO

OBJETIVOS:Determinar el calor especfico de un cuerpo slido, utilizando el mtodo de mezclas.

MATERIALES:

Equipo de calentamiento (Mechero Bunsen).

Calormetro de mezclas.

Balanza. Vaso de precipitado (Graduado).

Termmetro.

Barra de Aluminio.

Barra de Cobre.

Barra de Estao.

Calor.- El calor se define como la energa que atraviesa la frontera de un sistema

debido a una diferencia de temperaturas entre dicho sistema y sus alrededores. Una

notacin conveniente es el calor por unidad de masa, q:

m

Qq =

La cantidad de calor seria absorbida por masas de una misma sustancia slida

directamente proporcionales a la variacin de la temperatura.

T

Q

T

Q '=

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La definicin ms difundida sobre el calor dice que: Es la energa que se manifiesta

debido a los continuos movimientos de las molculas, las cuales en el seno de la

materia entrechocan constantemente.

Para nuestros fines llamaremos calor a la energa que pasa de un cuerpo a otro en

virtud nicamente de una diferencia de temperaturas entre ellos, por lo tanto el calor

perdido de un cuerpo caliente es igual al calor recibido por el resto del sistema.

Cuando a un cuerpo se le suministra cierta cantidad de calor su temperatura

experimenta un aumento (variacin) T.

Capacidad calorifica(C): La relacin de la cantidad de calor aplicada a un cuerpo a

su correspondiente elevacin de temperatura. Tambin se define como la cantidad de

calor necesaria para elevar la temperatura en un grado.

T

QC

=

Calor especfico (Ce).- La cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado la

temperatura de una unidad de masa de una sustancia se conoce como calor

especfico. Si el calentamiento se produce manteniendo constante el volumen de lasustancia o su presin, se habla de calor especfico a volumen constante o a presin

constante.

En todas las sustancias, el primero siempre es menor o igual que el segundo. El calor

especfico del agua a 15 C es de 4.185,5 julios por kilogramo y grado Celsius.

En el caso del agua y de otras sustancias prcticamente incompresibles, no es

necesario distinguir entre los calores especficos a volumen constante y presin

constante ya que son aproximadamente iguales. Generalmente, los dos caloresespecficos de una sustancia dependen de la temperatura.

m

TQ

m

CCe

==

/

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CALOR ESPECFICO (A 25 C)

SUSTANCIA cal/g C J / kg K Aire 0.24 1.010

Aluminio 0.22 900Alcohol etlico 0.59 2.450

Oro 0.03 130Granito 0.19 800Hierro 0.11 450

Aceite de oliva 0.47 2.000Plata 0.06 240

Acero inoxidable 0.12 510

Agua (lquida) 1.00 4.180Madera 0.42 1.760

Determinacin del equivalente en agua del calormetro

Se ponen M gramos de agua en el calormetro, se agita, y despus de un poco de

tiempo, se mide su temperatura T0. A continuacin se vierten m gramos de agua a la

temperatura T. Se agita la mezcla y despus de un poco de tiempo, se mide la

temperatura de equilibrio Te.Como el calormetro es un sistema adibticamente asilado tendremos que:

(M+k)(Te-T0)+m (Te-T)=0

Determinacin del calor especfico del slido

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Se ponen M gramos de agua en el calormetro, se agita, y despus de un poco de

tiempo, se mide su temperatura T0. A continuacin, se deposita la pieza de slido

rpidamente en el calormetro. Se agita, y despus de un cierto tiempo se alcanza la

temperatura de equilibrio Te.

Se pesa con una balanza una pieza de material slido de calor especfico c

desconocido, resultando m su masa. Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la

temperatura T.

Se apuntan los datos y se despeja c de la frmula que hemos deducido en el primer

apartado.

La experiencia real se debe hacer con mucho cuidado, para que la medida del calor

especfico sea suficientemente precisa. Tenemos que tener en cuenta el intercambio

de calor entre el calormetro y la atmsfera que viene expresado por la denominada

ley del enfriamiento de Newton.

PROCEDIMIENTO:

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1. Medir con la probeta graduada 150g de agua (ma) y virtalos en el

calormetro.

2. Tomar la temperatura en el calormetro (Ta) y anotar en el cuadro

correspondiente.

3. Medir la masa de los cilindros (m) es decir del aluminio, estao y cobre.

4. Depositar en el vaso de precipitado el cilindro de masa (m) y someta ambos

(agua y cilindro) a la accin, hasta alcanzar la temperatura de ebullicin (T)

cuando se alcance esta, dejar hervir el sistema (vaso + cilindro) durante 7 a 10

minutos.

5. Habiendo cumplido el paso 4, sacar el cilindro e introducir rpidamente en el

calormetro y tomar la temperatura de la mezcla (Tx).

6. Realizar la misma operacin con los otros cilindros (aluminio, estao y

cobre).

DATOS Y RESULTADOS:

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Slido Aluminio Estao CobreTambiente 21 21 |21T( C) 99 99 99Tequilibrio 23 25 24.5Agitador(g) 19.4 19.4 19.4

Calormetro(g) 46.4 46.4 46.4Magua(g) 187.6 182.4 140.5Slido(g) 106.5 70.05 51.5C(cal/gC) 0.05 0.15 0.14

Qcedido = Qganado

(Slido) (Calormetro) (Agua) (Agitador)

mC(T -Tequilibrio) = mC(Tequilibrio-Tambiente)+ mC(Tequilibrio-Tambiente)+ mC(Tequilibrio-Tambiente)

Para el Aluminio:

(106.5g)C (99-23) C = (46.4g)(0.22cal/gC)(23-21)C+(187.6g)(1cal/gC)(23-21)C+(19.4g)(0.22cal/gC)(23-21)C

C = 0.05 cal/gC

Para el Estao:

(70.05g)C(99-25)C = (46.4g)(0.22cal/gC)(25-21)C+(182.4g)(1cal/gC)(25-21)C+(19.4g)(0.22cal/gC)(25-21)C

C = 0.15 cal/gC

Para el Cobre:

(51.5g)C(99-24.5)C = (46.4g)(0.22cal/gC)(24.5-21)C+(140.5g)(1cal/gC)(24.5-21)C+(19.4g)(0.22cal/gC)(24.5-21)C

C = 0.14 cal/gC

CUESTIONARIO:

1. Determinar a partir de sus datos el valor de C

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Para el Aluminio

C = 0.05 cal/gC

Para el Estao

C = 0.15 cal/gC

Para el Cobre

C = 0.14 cal/gC

2. cul es la diferencia entere el valor terico del calor especfico del cobre

y el valor experimental que obtuvo?

Terico: CCu= 0.15 cal/gC

Experimental: CCu= 0.14 cal/gC

Con un porcentaje de error de 6.67%.

3. A que factores atribuye esta diferencia?

A nuestra opinin se debe a que en el laboratorio tal vez nosotros no hemos tomado

bien los datos, o tambin puede ser que las condiciones del laboratorio no

son las adecuadas para realizar esta experiencia

4. Que es un calormetro?

El calormetro consiste en un recipiente adiabtico que contiene una cubeta metlica

con una cantidad conocida de agua (2000 g), en cuyo interior se introduce la cmara

de reaccin, que se conoce como bomba calorimtrica, dentro de la cual se pone un

peso determinado de la sustancia que se va a quemar ( 1g ), se introduce oxgeno a

una presin de 20 a 25 atm, y por medio de unos electrodos y un alambre de ignicin

( 10 cm de longitud) se enciende la mezcla y el calor producido por la reaccin eleva

la temperatura del agua, la cual se mantiene en agitacin a fin de uniformar la

temperatura en todos sus puntos. Partiendo de esta elevacin de temperatura y

conociendo la cantidad de calor requerido para elevar en un grado la temperatura del

calormetro con su contenido, se puede calcular el calor de combustin por mol de

sustancia quemada. Se procura que la variacin de la temperatura sea pequea

utilizando para ello una gran masa de agua, de esta manera, la temperatura final de

los productos de reaccin queda prxima a la temperatura inicial de los reactivos.

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Se distinguen dos tipos principalmente de calormetros: aquellos que funcionan a

presin constante (por ejemplo en condiciones de atmsfera abierta) y aquellos que

funcionan en condiciones de volumen constante (bombas calorimtricas).

5. cules son las fuentes de error que se tiene en este experimento?

- En la toma de las de las temperaturas tanto en el vaso como en el calormetro.

- En el mal uso de los instrumentos en toma de las temperaturas y en proceso

de medida.

- En la demora que pueda causar el traslado del slido al calormetro.

6. Para la determinacin del calor especfico de un lquido cuales serian

los cambios significativos que introducira UD?

- Ya no utilizaramos el slido, solamente se utilizara un liquido que se desee

saber su calor especifico.

- Calentando en el vaso el liquido a una cierta temperatura.

- Luego en el calormetro se pone el agua a temperatura ambiente la cual se

mezclara con el lquido y as obtenemos el calor especifico midiendo la

variacin de la temperatura en la mezcla.

RECOMENDACIONES: Llenar el vaso con agua lo suficiente para que cubra la muestra.

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Esperar que hierva el agua con la muestra un tiempo determinado para que

este absorba calor.

Tener cuidado al momento de sacar la muestra del vaso con agua hirviendo.

Cerrar bien el calormetro despus de haber introducido la muestra analizada. Tener cuidado al momento de agitar despus de haber introducido la muestra,

por que puede daar el termmetro.

Tener cuidado al momento de manipular el mechero y cerrar bien despus

del experimento.

Mantener alejado el calormetro del mechero para que esta no absorba calor.

CONCLUSIONES:

Cuando dos sistemas, a temperaturas diferentes, se ponen en contacto, la

temperatura final que ambos alcanzan tiene un valor intermedio entre las dos

temperaturas iniciales. Uno de ellos ha perdido "calor" y el otro ha ganado

"calor".

Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades

trmicas elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el

aluminio tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores;conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes.

Entre mayor sea la capacidad calorfica de un objeto, mayor ser la energa

requerida para subir su temperatura.

El cambio de temperatura experimentado por un objeto cuando absorbe

cierta cantidad de energa est controlado por su capacidad calorfica.

Ni la capacidad calrica de un cuerpo, ni el calor especfico del material sonconstantes, sino que dependen de la situacin del intervalo de temperatura

escogido. Sin embargo, dentro de una amplitud trmica determinada sin

cambio de estado, podemos tomar esos valores como constantes. En el caso

del agua, por ejemplo, el calor especfico vara menos de 1% de su valor 1,00

cal/ C dentro del intervalo de temperatura comprendido entre 0 y 100 C.

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BIBLIOGRAFA

Fsica para Ciencias e Ingeniera

John P. McKelvey. Editorial Tierra Firme

Procesos de Transferencia de Calor

Donald Q Kem. Editorial Continental Mxico 0 1994

Pgs. 13, 15, 905, 909.

Principios de Transferencia de Calor

Frank Kreith

Editorial International Texbook Company Mxico 1970

Pgs. 1 7.

Qumica y Fsica Resumidas

Severiano Herrera Alirio Mujica

Editorial Norma Colombia- 1985

Pgs. 201 205

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