laboratorio CALOR

7/18/2019 laboratorio CALOR

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LA TEORÍA DEL CALÓRICOAristóteles consideraba el Fuego como uno de los cuatro elementos y en virtud

de esta hipótesis podía explicar de forma cualitativa gran parte delcomportamiento observado en los cuerpos calientes. Posteriormente, se pensó

que el calor era un uido material -llamado calórico por avoisier en !."#"-.

Así, un cuerpo caliente tendría mucho contenido de calórico y un cuerpo frio,

poco. A partir de los experimentos reali$ados durante los siglos %&'' y %&''' se

fueron asignando propiedades al calórico(

• as partículas de calórico, al contrario de la materia ordinaria, se repelen

entre sí.

• as partículas de calórico son atraídas por las de la materia ordinaria.

• a cantidad de calórico permanece constante en todos los procesos

t)rmicos.

a idea de que el calor era una forma de materia no debería sorprendernos,

pues la teoría del calórico resultó bastante *til, como veremos seguidamente.

+espu)s de todo, las hipótesis falsas pueden explicar cosas, al menos

supercialmente.

Explica, mediante la teoría del calórico, los principales fenómenos

relacionados con el calor(

a /l equilibrio t)rmico que se alcan$a cuando dos cuerpos a diferente

temperatura se ponen en contacto. 0odos los cuerpos tienen una energía llamada energía interna. a

cantidad de energía interna de un cuerpo es muy difícil de establecer ya

que las partículas que forman un cuerpo tienen energías muy variadas.

0ienen energías de tipo el)ctrico, de rotación, de traslación y vibración

debido a los movimientos que poseen, energías de enlace que pueden

dar posibles reacciones químicas e incluso energía al desaparecer la

materia y transformarse en energía +/1mc2 .



o m3s f3cil de medir es la variación de

energía en un proceso de transformación

concreto y si el proceso es sólo físico

mucho me4or. /4emplos( calentamiento,

cambios de estado....

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. 5e alcan$a así lo que

llamamos 6equilibrio t)rmico6.

a energía caloríca calor no pasa del cuerpo que tiene m3s energía al quetiene menos sino del que tiene mayor temperatura al que la tiene menor.

b a dilatación de las sustancias al calentarlas.

5i via4as en tren o atraviesas un puente en coche, notar3s que a veces la vía o

la carretera tienen peque7as interrupciones que aprecias como un ligero salto(

son separaciones entre dos tramos que permiten el aumento de tama7o que se

produce en )pocas de calor.

a explicación se basa en la teoría cin)tica( las partículas que forman los

sólidos y los líquidos tienen un movimiento de vibración que aumenta al

incrementarse su temperatura8 esto hace que cada ve$ est)n m3s separadas y,

por tanto, aumente el tama7o del cuerpo.

a dilatación es el fenómeno por el cual casi todas las sustancias aumentan su

volumen al calentarlas disminuye su densidad. /l efecto contrario se

denomina contracción.

Dilatación de los sólidos

9uando un cuerpo se dilata, lo hace en sus tres dimensiones, pero si una de

ellas es mucho mayor que las otras se habla de esa dilatación. /xisten pues,

dilatación lineal, supercial y c*bica. a variación del tama7o depender3 del

tama7o inicial, de la variación de temperatura que experimenta y del tipo de



material que se trate. 5eg*n se trate de una dilatación lineal, supercial o

c*bica, se utili$an las siguientes expresiones(

:l 1 l; < :0

:5 1 5; = :0

:& 1 &; > :0

<, = y > son los coecientes de dilatación lineal, supercial y c*bica,

respectivamente, y dependen del material que forme el cuerpo. 5u valor

signica el alargamiento producido en cada metro de sólido al calentarlo ! ?9 o

! @.

/n la siguiente tabla tienes los coecientes de dilatación de materiales usuales.

0e imaginas que pasaría si no estuviera prevista la dilatación de las vías del

trenB Pues que con el calor las vías aumentarían su longitud, con lo que se

6abombarían6, y el tren no podría circular por ellas. Para evitar este problema

se ponen unas 4untas de dilatación, que son espacios vacíos cada una cierta

longitud, que se 6rellenan6 cuando el material se dilata, con lo que las vías no

sufren ninguna deformación.



/sta misma solución se adopta en los puentes. 9uando vas en coche y pasas

por un puente, te habr3s dado cuenta de que hay unos peque7os baches que

cru$an la cal$ada. Ahí est3n 6escondidas6 las 4untas de dilatación.

o mismo sucede en las pistas deportivas, con 4untas de dilatación entre las

placas de hormigón.

Dilatación de los líquidos

/n general, los líquidos se dilatan m3s que los sólidos cuando se someten a un

aumento de temperatura. /sto se debe a que las partículas que forman un

líquido est3n menos unidas entre sí que las de un sólido, se separan con m3s

facilidad y por eso su coeciente de dilatación es mayor. Co obstante, esta

dilatación es m3s difícil de medir, ya que los líquidos deben estar contenidos

en el interior de un recipiente que tambi)n se dilata.

a dilatación lineal del mercurio se ha aprovechado durante mucho tiempo

para construir termómetros. Actualmente est3 prohibido utili$ar mercurio, dada

su gran toxicidad y capacidad contaminante del medio ambiente, ra$ón por la

que se construyen de alcohol o, me4or a*n, digitales.

Dilatación de los gases

/l estado gaseoso es el m3s sencillo de estudiar, ya que las partículas de los

gases pr3cticamente no interaccionan entre ellas. as leyes de los gases se



conocen desde hace siglos( si se calienta hasta una temperatura 0f un

recipiente de volumen &i variable que contiene gas a una temperatura 0i, el

volumen nal &f viene dado por la relación(

a dilatación del agua

/l agua es una sustancia que tiene un comportamiento anómalo en cuanto a su

dilatación, ya que no siempre se dilata cuando se calienta ni se contrae cuando

se enfría. /ste comportamiento especial se da entre los ; ?9 y los D ?9( el

volumen es mínimo a los D ?9 y por tanto su densidad es m3xima.

A partir de los D ?9 se dilata como los otros líquidos a medida que aumenta su

temperatura. /l agua aumenta su volumen al congelarse y el hielo ota. Ena

consecuencia de este comportamiento es que los icebergs otan en el mar, y

este hecho permite que no se congelen los fondos marinos.

c os cambios de estado. o /n el estado sólido las partículas est3n ordenadas y se mueven

oscilando alrededor de sus posiciones. A medida que calentamos el

agua, las partículas ganan energía y se mueven m3s deprisa, pero

conservan sus posiciones.o 9uando la temperatura alcan$a el punto de fusión ;?9 la

velocidad de las partículas es lo sucientemente alta para que



algunas de ellas puedan vencer las fuer$as de atracción del estado

sólido y abandonan las posiciones 4as que ocupan. a estructura

cristalina se va desmoronando poco a poco. +urante todo el

proceso de fusión del hielo la temperatura se mantiene constante.

o /n el estado líquido las partículas est3n muy próximas, movi)ndose

con libertad y de forma desordenada. A medida que calentamos el

líquido, las partículas se mueven m3s r3pido y la temperatura

aumenta. /n la supercie del líquido se da el proceso

de vapori$ación, algunas partículas tienen la suciente energía para

escapar. 5i la temperatura aumenta, el n*mero de partículas que se

escapan es mayor, es decir, el líquido se evapora m3s r3pidamente.o 9uando la temperatura del líquido alcan$a el punto de ebullición, la

velocidad con que se mueven las partículas es tan alta que el

proceso de vapori$ación, adem3s de darse en la supercie, se

produce en cualquier punto del interior, form3ndose las típicas

burbu4as de vapor de agua, que suben a la supercie. /n este punto

la energía comunicada por la llama se invierte en lan$ar a las

partículas al estado gaseoso, y la temperatura del líquido no

cambia !;;?9.o /n el estado de vapor, las partículas de agua se mueven

libremente, ocupando mucho m3s espacio que en estado líquido. 5i

calentamos el vapor de agua, la energía la absorben las partículas y

ganan velocidad, por lo tanto la temperatura sube.



CALORIV PROCEDIMIENTO:

!. a determinación del equivalente en agua del calorímetro

• 9alienta F;; g de agua hasta unos #; o G; H9, )chalos r3pidamente al

calorímetro y t3palo. Agita ligeramente al agua y mide la temperatura de

equilibrio despu)s de unos F a I minutos(

Te = 77 °C2. Aplica convenientemente la ecuación ! y 2, y determina el equivalente en

agua del calorímetro mJ cJ(



Operaciones:

• Qcedido = MC . T• Qrecibido = m” c” . T

Qcedido = Qrecibido

M C. T = m” c”. T

MC = m” c”

F. +eterminación del calor especico del cuerpo sólido.

• /cha unos F;; g de agua K en el calorímetro, y mide su temperatura

inicial 0o

To = 23 °C

• Kide la masa del cuerpo solido problema mx y ponlo en agua hirviendo,

unos F a D minutos. Kide la temperatura de ebullición 0. 0en cuidado de

hacerlo con el termómetro de !;; H9.

mx = 50,4 T = !°C

• uego traslada r3pidamente el cuerpo y ponlo dentro del calorímetro,

cerr3ndolo herm)ticamente. Agita el agua moviendo suavemente el

ECUACIÓN 1

ECUACIÓN 2



agitador del calorímetro y despu)s de un tiempo D a I minutos mide la

temperatura equilibrio 0e

Te = 25 °C

• 9on los datos obtenidos aplica convenientemente la ecuación F y

determina el calor especico del cuerpo desconocido( 9x

"a#os:

m $% = &00'

To = !0 °C

m” c” = 27( ca%(°C

m %i)*ido = 350 '

T+ = &5 °C

Te = &! °C

Qcedido Qrecibido = 0 Q = m c . T

0 = m a% . c a% -Te T+/ m . c -Te T o/ m” c” -Te T0/

0 = -&00'/ -0,2& ca% / -&!!0/ -350 1/ C -&! &5/ 27 Ca% -T&! &5/

0 = &357.! &050 C !&

&27.! = C

&,2& = C

°C °C

&050



C = &,2& Ca%('°C

V. SITUACIONES PROBLEMATICAS:

1. Cuando se introduce el cuerpo caliente en el calorímetro que

contiene agua, ¿Por qué se recomienda agitar el agua? ¿Qué

implicancias a!ría en el resultado si no se iciera esto?

" 5e recomienda agitar el agua para poder homogeni$ar el medio, las

implicancias que ocurrieran si no se hiciera esto seria que no tuviera una

buena distribución del calor.

#. Por qu) al producto mJ cJ se le denomina Lequivalente en agua del

calorímetroJB

" Por qu) los materiales que hemos utili$ado proporcionan calor, estosucede generalmente en todo material.

$. 5e calientan !;; g de aluminio hasta #; H9, y se echa despu)s, en un

calorímetro que tiene indicado en su marca mJ cJ de 2" calMH9, que

contienen FI; g un líquido a !I H9. /n estas condiciones el líquido eleva su

temperatura hasta !#H9. 9alcula el calor especíco del líquido.

"a#os: C $% = 0,2& ca%('°C

VI. APORTES Y/O CONCLUCIONES:

a 5i se cumple la teoría del calorímetro que se combina el agua

caliente con el agua fría8 se cumple el principio de conservación



respecto al calor que se representa con la energía. /stos procesos lo

reali$amos a diario en cada momento de nuestras vidas.

b 9reemos conveniente que se pueda implementar el laboratorio para

poder reali$ar otros traba4os de distintos temas para enriquecer el

conocimiento de todo estudiante para su vida profesional y personal.

Anexos

P/5N5 +/ N5

KA0/O'A/5

KA0/O'A/5 PAOA /

PON9/+'K'/C0N



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