EVALUACIN DE INFORME DE LABORATORIO

Ttulo de la prctica de
Calor Especfico y Calor Latente
laboratorio:
Estudiante: Gonzalo Araya Espinoza Carn: B48531
Estudiante: Mariana Zeledn Fernandz Carn: B37289
Asistente: Alexander Rojas Vargas

Grupo: 01 Fecha: 25/5/17 Nota:

1. OBJETIVOS

Evaluar experimentalmente el valor del calor especfico de diferentes sustancias.

Evaluar experimentalmente el valor del calor latente de fusin del agua.

2. NOTA TERICA.

Cuando dos sistemas a diferentes temperaturas se colocan juntos, finalmente alcanzarn una
temperatura intermedia. A partir de esta observacin, se puede decir con seguridad que el sistema
de mayor temperatura ha cedido energa trmica al sistema de menor temperatura. La energa
trmica perdida o ganada por los objetos se llama calor (Tippens, 2007).
El trmino general para esta propiedad es el de capacidad calorfica y se define como la
cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de un objeto en 1 K (1 C) (Bauer y
Westfall, 2011).
En relacin con lo anterior, se introduce el concepto del calor especfico, el cual se define
como la cantidad de calor necesaria para elevar 1 Cla temperatura de 1 g de una sustancia. Para
el agua, el calor especfico es de4,18 J/ g C(Serway & Jewett, 2008). La mayora de las
sustancias tienen calores especficos mucho mspequeos.
Con Q como la cantidad de calor que hay que dar a una masa m de un cuerpo para subir su
temperatura de t1 a t2, se puede definir el calor especfico promedio del cuerpo entre t1 y t2 como.

= (1)
(2 1 )

Otra magnitud importante es calor latente el cual es el calor que absorbe o da una cierta
unidad de materia durante su cambio de estado fsico o qumico a temperatura constante. Este se
compone del calor latente de fusin y calor latente de vaporizacin segn la fase en que se
encuentre (Serway y Jewett, 2008).

= (2)

Por otro lado, tambin es importante conocer un poco acerca delcalormetro, el cual es un
recipiente diseado para minimizar el flujo de calor hacia el ambiente que la rodea (Burbano,
Burbano y Gracia, 2003).Obviando el flujo de energa entre la mezcla y e ambiente, podemos
plantear la conservacin de la energa como:
+ = 0(3)

3. PROCEDIMIENTO

Procedimiento experimento A determinacin de calor especfico de un metal.

Primero se evalu que tan ideal era el calormetro que se iba a utilizar, as que se calent una
masa de agua conocida mientras que se tom otra masa y se puso a 5C menor a la temperatura
ambiente. Luego se mezclaron ambas en el calormetro y con la ayuda del sensor de temperatura
y la grfica de temperatura contra tiempo mostrada en el programa DataStudio se determin su
temperatura de equilibrio. Posteriormente se calent un cilindro metlico en la caldera con agua
caliente y se esper a que llegara a la misma temperatura del agua. Luego se mezcl en el
calormetro con agua a 5C menor a la temperatura ambiente y se determin su temperatura de
equilibrio.

Procedimiento experimento B determinacin de calor latente de fusin del hielo.

Para la segunda parte del experimento se pes el calormetro sin agua y luego con una masa
de agua a 10C sobre la temperatura ambiente dentro de l. Luego se sec hielo y se introdujo al
calormetro y al igual que en pasos anteriores se observ en la grfica la temperatura de
equilibrio, solamente que esta vez se esper a que pasara un mnimo de cinco minutos.
Finalmente se pes de nuevo el calormetro. Todos los pasos se repitieron al menos una vez.

4. CLCULOS
Calculo de la capacidad del calormetro.
( + )
= (1)

Como ejemplo:
(4.18(47.93522)+0.046(47.93579.4)
= = 0.052
47.93522

Calculo del calor especfico.

( + )
= (2)
( )

Por ejemplo:
(4.18(38.68421.9)+0.046(38.68491.9)
= = 0.950
0.199(38.68499.5)

Calculo del calor latente.

= (3)

Por ejemplo:
((0.1416 4.18(38.25 10.518) + 0.046(38.25 10.518) + 4.18(0 10.518))
= = .
0.0378

Clculo de porcentaje de error:

% = | | 100

TT: Valor terico del periodo

Te: Valor experimental obtenido.

As por ejemplo.
0.9 0.95
% = | | 100 = 6%
0.9

5. RESULTADOS Y ANLISIS
Tabla 1. Resultados de la evaluacin del calormetro

temperatura
Experimento Sustancia masa(kg) Q K
inicial equilibrio
Evaluacin Agua fra 0.193 22.000 47.935 20.880
0.052
del calormetro Agua caliente 0.169 79.400 47.935 -22.240
Evaluacin Agua fra 0.125 20.600 52.918 16.832
0.040
del calormetro Agua caliente 0.151 81.700 52.918 -18.131
 Fuente: Elaboracin propia.
K promedio = 0.046

Al calcular el calor del agua caliente , observamos que este tomar un valor negativo, esto
significa que esta sustancia pierde calor, por lo que esperaramos que el calor del agua dentro del
calormetro fuese positivo, ya que absorbera este del agua caliente, o al menos parte. Si
montamos la ecuacin que relaciona estos dos calores, tenemos:

20.888 22.240 + (47.935 22) = 0

Para lo cual se obtiene una magnitud de K de 0.211 KJ/KgC. Que K sea positiva
significa que en el calormetro aunque el agua caliente ceda una cantidad x de calor, un
porcentaje se perder al entorno, por lo que para que la sumatoria de calores de ambas aguas
sea igual a 0, se necesitara ms calor agregado al sistema, compensando la perdida hacia el
ambiente.
Si anlogamente buscamos una K para el segundo ensayo de esta misma parte del
experimento, esta tendr un valor de 191,76 unidades, y como en la siguiente parte necesitamos
K para el clculo del calor especfico del cilindro, utilizaremos un promedio de ambas el cual es
0.046 KJ/KgC.
Si en teora este experimento hubiese sido ideal, todo el calor cedido por el agua caliente,
sera absorbido por el agua caliente debido a la conservacin de la energa, pero observamos en
los resultados que nuestra K es distinta de 0(Serway y Jewett, 2008). Lo cual indica que no todo
el calor que cedi el agua caliente lo absorbi la fra, sino que est tambin se disip al ambiente.
Cuando se calcula el valor de K, encontramos un error generado por el uso de nuestro
calormetro, esto es de suma importancia ya que a la hora de calcular los calores especficos de
los cilindros metlicos o el calor latente de fusin del agua, hay que tener este valor en
consideracin para ser ms certeros.

Grfica 1. Evaluacin del calormetro ensayo 1.

 Fuente: Elaboracin propia.
Grfica 2. Evaluacin del calormetro ensayo 2.

Fuente: Elaboracin propia.

 En los grficos 1 y 2 se presenta la representacin de la relacin de la temperatura en el
calormetro en funcin del tiempo. Es importante destacar que la temperatura de equilibrio se
obtiene cuando la grfica deja de crecer y es decir la temperatura es contante.

Tabla 2. Resultados de la determinacin del calor especfico para tres diferentes

metales.

Temperatura c
Experimento Sustancia masa(kg) c Terica % error
Inicial Equilibrio Experimental
Agua en
DETERMINACIN calormetro 0.143 21.900 38.684
CALOR
0.950 0.900 5.610
ESPECIFICO
Cilindro
METAL(AL) 0.199 99.500 38.684
metlico

Agua en
DETERMINACIN calormetro 0.236 19.300 27.352
CALOR
0.353 0.380 7.059
ESPECIFICO
Cilindro
METAL(Cu) 0.225 98.600 27.352
metlico

Agua en
DETERMINACIN calormetro 0.171 19.700 23.866
CALOR
0.152 0.130 16.607
ESPECIFICO
Cilindro
METAL(W) 0.196 98.400 23.866
metlico

Fuente: Elaboracin propia.

Utilizando la ecuacin 2 para encontrar el calor especfico del cilindro metlico.

Encontramos un valor de 0.950 KJ/KgC para el cilindro metlico identificado como aluminio el
calor especifico terico de este es de 0.9 KJ/KgC.
Lo que nos indica que la medicin tiene un porcentaje de error de 5.6% el cual es bastante
bajo por lo tanto el experimento se realiz de manera bastante precisa.
Para el segundo cilindro utilizado, el cual es identificado como cobre, con ayuda tambin
de la ecuacin, hayamos un calor especfico de 0.353 KJ/KgC., por lo que igual que en el caso
anterior, podemos decir que el material es hierro y al comparar con el calor especifico de mismo
se tiene un error de 7.1%
 Por ltimo el tercer cilindro utilizado en la prctica el cual es fabricado de tungsteno o
wolframio el cual tiene un valor de calor especifico de 0.13 KJ/KgC y durante la prctica se
determin un calor especfico para este de 0.152 KJ/KgC para un porcentaje de error de 17%, el
cual es el ms elevado de los tres cilindros en estudio(Loria y Figueroa, 2010).
De este procedimiento se puede decir que encontrar un valor ms cercano al terico, es
prcticamente imposible ya que consideramos la temperatura del cilindro igual a la del agua en la
caldera, lo cual es solamente una aproximacin, ya que mientras sacamos el metal de la caldera, y
lo llevamos al calormetro, este disipa calor al ambiente, y por lo tanto, su temperatura baja, por
lo cual la lectura inicial no es la correcta en el momento que se inicia el ensayo. Otro error que no
permite el clculo ptimo de los calores especficos de los cilindros metlicos, es que en el
momento de introducir el cilindro en el calormetro, este ltimo se tiene abierto, por lo que el
entorno transmitir calor al agua fra que este tiene, y este error no est contemplado en el clculo
de la constante K.
Grfica 3. Procedimiento aluminio.

Grfico de la relacin temperatura tiempo para el aluminio

40
38
36
Temperatura (C)

34
32
30
28
26
24
22
20
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Tiempo (s)

Fuente: Elaboracin propia.

Grfica 4. Procedimiento cobre.

 Grfico de la relacin temperatura tiempo para el
cobre
28
27
Temperatura (C) 26
25
24
23
22
21
20
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Tiempo(s)

Fuente: Elaboracin propia.

Grfica 5. Procedimiento tungsteno.

Grfico de la relacin temperatura tiempo para el

tungsteno
24.5

24
Temperatura(C)

23.5

23

22.5

22
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (s)

Fuente: Elaboracin propia.

Tanto en la grfica 4 como en la 5 se observa un decrecimiento en la grfica de temperatura

en funcin del tiempo esto se debe a la temperatura que se pierde el agua en el tiempo que se
tarda en poner el cilindro en el calormetro.

Mtodo Rowland.
 Tabla 3. Resultados mtodo Rowland.

Caso 1. h fusin h fusin

Situacin/masa
TC experimental Terico
%error
Antes del hielo
38.250
m= 0.1416 Kg
303.53 333.7 9%
Despus del
hielo 10.518
m= 0.1819 Kg

Fuente: Elaboracin propia.

Grfica 6. Resultados mtodo Rowland.

Fuente: Elaboracin propia.

Para completar las temperaturas en los Puntos F y G, observamos la siguiente

representacin de la grfica 6, sealando por el mtodo de Rowland. La masa de hielo es de 37.8
gramos. Para encontrar el calor latente de fusin utilizamos la siguiente ecuacin:
 ((0.1416 4.18(38.25 10.518) + 0.046(38.25 10.518) + 4.18(0 10.518))
= = .
0.0378

Si consideramos el valor terico como 333.7 KJ/KgC, observamos que nuestro es de 9%.
Analizando lo anterior, se puede notar que los resultados del clculo son bastante certeros. Sin
embargo existe siempre cierta desviacin de los valores reales ya que como se mencionaba en
anteriormente, existen diferentes fuentes de error que no se pueden evitar si se sigue el
procedimiento lo cual explica la variacin del calor latente de fusin del hielo.

6. Conclusiones:
A partir del anlisis anterior se puede llegar a una serie de inferencias de las entre las cuales
se puede mencionar que uno de los condicionantes y componentes del error experimental es el
calormetro a pesar que se realiz el clculo de la constante capacidad calorimtrica del mismo
para hacer las mediciones ms exactas.

Por otro lado para los clculos del calor especfico se puede destacar que a pesar de las
pedidas de calor al pasar el cilindro de la caldera al calormetro y la absorcin de calor del agua
del calormetro se tienen unos porcentajes relativamente bajos.

Por ltimo en el caso del mtodo de Rowland para, cabe destacar que al igual que en el
procedimiento del calor especfico, la mayora del error viene dado por perdidas de calor debido
al procedimiento realizado.

7. Cuestionario:
1) Enumere los principales errores cometidos en este experimento.

Errores que se pudieron cometer a la hora de realizar el experimento fueron dejar el agua caliente
al igual que el cilindro metlico afuera de la caldera lo suficiente como para que disminuyera su
temperatura antes de introducirla al calormetro.

2) De qu forma se pueden corregir los errores cometidos en esta experiencia de laboratorio?

Los errores mencionados anteriormente se pueden corregir al dejar menos tiempo el agua
caliente, cilindro metlico o el hielo a temperatura ambiente antes de introducirlo al calormetro.
Para lo cual se debera realizar una correccin en el procedimiento del mismo

3) Qu caracterstica debe tener un calormetro ideal?

Es el calormetro donde las paredes del termo no absorben energa y que toda la energa liberada
es consumida por la sustancia que se encuentra dentro (Burbano, Burbano y Gracia, 2003).

8. Referencias

Burbano, S., Burbano , E., & Gracia, C. (2003). Fisica general. Madrid: Tbar.
Loria, G., & Figueroa, R. (2010). Manual de Laboratorio de Fsica II. Universidad de Costa
Rica: Escuela de Fsica.
Serway , R., & Jewett, J. J. (2008). Fsica para ciencias e ingeniera. Volumen 1. Mxico D.F:
Cengage Learning.
Tippens, P. (2007). Fsica. Conceptos y aplicaciones. Mxico D.F: Mc Graw Hill Educacin.
 Puntos Puntos
Aspecto a evaluar Observaciones
mximos obtenidos
Presentacin general
Organizacin 3
Presentacin 3
Redaccin y ortografa 4
Introduccin
Nota terica 10
Objetivos 1
Trabajo previo* 4
Materiales y mtodos
Materiales y equipo 1
Procedimiento 1
Resultados
Presentacin de tablas y
5
datos tomados
Muestra de clculos
10
solicitados
Resultados 10
Grficos construidos cuando
10
corresponda**
Discusin y conclusiones
Interpretacin de resultados 13
Discusin de grado de
aproximacin con los 10
resultados esperados
Conclusiones 10
Bibliografa
Referencias 5
Total 100