El documento presenta los resultados de un experimento para medir el calor específico de sólidos. La práctica consistió en introducir objetos metálicos en agua caliente y medir la pérdida de temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico, usando el método de mezclas y un calorímetro. Esto permitió calcular el calor específico de los objetos mediante ecuaciones que relacionan las masas, temperaturas inicial y final, y el calor específico conocido del agua. El experimento se realizó con moned
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El documento presenta los resultados de un experimento para medir el calor específico de sólidos. La práctica consistió en introducir objetos metálicos en agua caliente y medir la pérdida de temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico, usando el método de mezclas y un calorímetro. Esto permitió calcular el calor específico de los objetos mediante ecuaciones que relacionan las masas, temperaturas inicial y final, y el calor específico conocido del agua. El experimento se realizó con moned
El documento presenta los resultados de un experimento para medir el calor específico de sólidos. La práctica consistió en introducir objetos metálicos en agua caliente y medir la pérdida de temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico, usando el método de mezclas y un calorímetro. Esto permitió calcular el calor específico de los objetos mediante ecuaciones que relacionan las masas, temperaturas inicial y final, y el calor específico conocido del agua. El experimento se realizó con moned
El documento presenta los resultados de un experimento para medir el calor específico de sólidos. La práctica consistió en introducir objetos metálicos en agua caliente y medir la pérdida de temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico, usando el método de mezclas y un calorímetro. Esto permitió calcular el calor específico de los objetos mediante ecuaciones que relacionan las masas, temperaturas inicial y final, y el calor específico conocido del agua. El experimento se realizó con moned
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CALOR ESPECÍFICO DE SÓLIDOS
SOLID SPECIFIC HEAT
Judith Noemí Dávila Valverde -III Ciclo “B”
Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Trujillo. Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú.
RESUMEN En el presente informe expondremos los resultados obtenidos luego de realizar la práctica del calor especifico de sólidos. La práctica de laboratorio consistió básicamente en tomar varios objetos metálicos (monedas)e introducirlos en agua con alta temperatura y someterlos a un contacto térmico con agua en temperatura ambiente y esperar a que alcanzaran una temperatura de equilibrio y mediante algunos cálculos poder obtener el calor especifico de estos cuerpos. Para este experimento utilizamos un calorímetro, el cual fue muy indispensable en nuestra practica realizada. También se aplicó el método de mezclas y se observó el cumplimiento del principio cero de la termodinámica.
ABSTRACT In the present report we will present the results obtained after carrying out the practice of the specific heat of solids. The laboratory practice consisted basically of taking several metallic objects (coins) and introducing them in water with high temperature and subjecting them to a thermal contact with water at room temperature and waiting for them to reach an equilibrium temperature and by some calculations to obtain the specific heat of these bodies. For this experiment we used a calorimeter, which was very indispensable in our practice. The method of mixtures was also applied and compliance with the zero principle of thermodynamics was observed.
Keywords: temperature; specific heat; Balance; solid mixtures.
INTRODUCCIÓN la temperatura de un lingote de magnesio que para
un lingote de plomo de la misma masa. El término CALOR ESPECÍFICO "calor específico" tiene su origen en el trabajo del El calor específico es una magnitud física que se físico Joseph Black, quien realizó variadas medidas define como la cantidad de calor que hay que calorimétricas y usó la frase “capacidad para el suministrar a la unidad de masa de una sustancia o calor”. En esa época la mecánica y la sistema termodinámico para elevar su temperatura termodinámica se consideraban ciencias en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, independientes, por lo que actualmente el término el valor del calor específico depende de dicha podría parecer inapropiado; tal vez un mejor temperatura inicial. Se la representa con la letra nombre podría ser transferencia de energía (minúscula). En forma análoga, se define la calorífica específica, pero el término está capacidad calorífica como la cantidad de calor que demasiado arraigado para ser reemplazado. hay que suministrar a toda la extensión de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad CANTIDAD DE SUSTANCIA (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la Cuando se mide el calor específico en ciencia e letra (mayúscula). Por lo tanto, el calor específico ingeniería, la cantidad de sustancia es a menudo de es la capacidad calorífica específica. masa, ya sea en gramos o en kilogramos, ambos del SI. Especialmente en química, sin embargo, El calor específico es una propiedad intensiva de la conviene que la unidad de la cantidad de sustancia materia, por lo que es sea el mol al medir el calor específico, el cual es un cierto número de moléculas o átomos de la sustancia. Cuando la unidad de la cantidad de sustancia es el mol, el término representativo de cada sustancia; por el contrario, la calor específico molar se puede usar para referirse capacidad calorífica es una propiedad extensiva de manera explícita a la medida; o bien usar el representativa de cada cuerpo o sistema particular. término calor específico másico , para indicar que Cuanto mayor es el calor específico de las se usa una unidad de masa. sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se El método aplicado es el de las mezclas. Se ponen requiere ocho veces más energía para incrementar en contacto, a diferentes temperaturas, Tc y Tf una
1 masa de agua y el cuerpo cuyo calor específico se HIRVIENDO. NUNCA PONGA EL quiere medir, ambos en el interior de un calorímetro CALORÍMETRO EN EL CALEFACTOR. de equivalente en agua K conocido. Por el principio cero de la termodinámica al cabo de un tiempo Antes de introducir el sólido en el calorímetro ambas sustancias habrán alcanzado el equilibrio térmico. Como el calorímetro hace prácticamente compruebe que la temperatura de esta último es nulo el intercambio de energía, en forma de calor, estable. Anote su valor Tf. con el exterior se puede plantear la siguiente ecuación: Introduzca el sólido en el calorímetro, lo más rápidamente que puedas, y lo cerrará de inmediato. Evite salpicaduras de agua fuera del (1) calorímetro. donde se ha supuesto que el agua y el calorímetro están a la temperatura Tf, inferior a la del cuerpo Agite suavemente el agua del calorímetro y sólido, cuyo calor específico se quiere medir, que espere que se alcance el equilibrio térmico, lo está a una temperatura mayor Tc. Por tanto: que ocurre cuando se estabilice la nueva temperatura T.
Calcule el calor específico del cuerpo aplicando
(2) la ecuación (2). Exprese correctamente el resultado. Donde mf es la masa de agua y mc es la masa del sólido problema. cf es el calor específico del agua, que tomamos con valor (1,0 ± 0,1) cal/gºC y cc es RESULTADOS Y DISCUSIÓN el calor específico del sólido problema.
MATERIAL Y MÉTODOS 1. Datos Experimentales:
Masa del calorímetro: 195 g
MATERIALES Masa de las monedas utilizadas: 100 g Calorímetro con sus accesorios Calefactor 2. Datos Bibliográficos: Balanza Solido problema Calor especifico del agua: 4,18 J/g°C Papel de filtro Calor especifico del acero: 0,447 J/g°C Equivalente en agua del calorímetro: 193 J/°C Termómetro
1 100 137 100 24 30 muy bien por dentro y por fuera. 2 100 147 100 24 30 3 100 145 100 24 30 Determine, en la balanza, la masa del Tabla 1. Datos obtenidos en tres pruebas diferentes calorímetro vacío y sus accesorios, termómetro y agitador. Anota este valor m0. Haciendo uso de la Ec.7
Coloque en el calorímetro una cantidad de agua mc cc ( T c −T ) =mf c f ( T −T f ) +k (T −T f )
que ocupe aproximadamente la tercera parte de su capacidad. Determine la masa m’ del Hallando el cc usando de los datos obtenidos en la calorímetro con el agua. La masa de agua será tabla 2. Para cada prueba. mf = m’-m0. En la prueba 1:
Caliente el sólido problema hasta una
100 g c c ( 100° C −3 0 ° C )=137 g 4,18J / g ° C ( 30° C −24° C ) +193 J /° C ( temperatura Tc = 100ºC, para ello lo mantiene dentro de un VASO DE CRISTAL CON AGUA
DOI: http://dx.doi.org/10.17268/sciendo.2017.001 8 C c =0,6935 J /gK Haciendo lo mismo en las pruebas 2 y 3 obtenemos:
En 2: En 3:
cc = 0,6935 J/°C cc = 0,6850 J/°C
4. Procesamiento de Datos:
Hallando la varianza muestral del (K):
σ =√ ∑ ¿ ¿ ¿ ¿ c´c =0,6907 Haciendo una comparación con la tabla, el calor σ =0,0049 específico del solido encontrado se encuentra más cercano al metal acero, aunque se aproxima ∴ c c =0,6907 ± 0,0049 J /° C al valor de la grasa, pero la descartamos porque esta no puede ser hecha de este material. Para realizar esta práctica no hemos tenido dificultades ya que requiere conocimientos que 2. ¿Por qué debes operar con rapidez como apenas presenta grados de dificultas. indica el apartado (7)? En caso de no hacerlo así, El equilibrio térmico se establece entre sustancias haga una valoración estimativa de su influencia en contacto térmico por la transferencia de energía, en el resultado. en este caso calor; para calcular la temperatura de equilibrio es necesario recurrir a la Porque la temperatura del ambiente puede cambiar energía ya que al no efectuarse trabajo mecánico la los valores obtenidos ya que el sistema energía térmica total del sistema se mantiene. automáticamente empieza a transmitir calor al Estamos incurriendo a un error en los cálculos, pues medio, aunque la variación de temperatura sea no consideramos la pérdida de la temperatura del mínima en ese lapso de tiempo, la variación de metal en el momento que se retira del sistema que nuestro resultado es notorio, por ejemplo, le entrega calor para después sumergirlo en el supongamos que la temperatura de equilibrio se 28 sistema de prueba. °C, en la prueba 1 nuestro resultado serio 0.4254 en Se recomienda el uso de guantes aislantes del calor, vez de 0.6935 hay una notoria diferencia en cuanto para prevenir cualquier accidente de quemadura, ya que se trabaja a temperaturas mayores a 50°C. al resultado.
Se recomienda que la experiencia se realice con mucho cuidado y rapidez para que al momento de vaciar el agua al termo no se disipe mucho calor al medio exterior. CONCLUSIONES
El equilibrio térmico se establece entre sustancias Se obsevo que el calor es energía que en contacto térmico por la transferencia de energía, es transferida de un sistema a otro, debido a que en este caso calor; para calcular la temperatura de se encuentran a diferentes niveles de equilibrio es necesario recurrir a la conservación de temperatura. Por esta razón, al poner los dos energía ya que al no efectuarse trabajo mecánico la cuerpos en contacto, el que se encuentra a energía térmica total del sistema se mantiene. mayor temperatura transfiere calor al otro hasta que se logra el equilibrio térmico. PREGUNTAS
1. Compare sus resultados con los valores de
calores específicos de diferentes cuerpos, que Distintas sustancias tienen diferentes aparecen en las tablas estándar e identifica el capacidades para almacenar energía interna al material de los distintos cuerpos utilizados, al igual que para absorber energía y una menos aproximando al valor más cercano. buena parte de la energía hace aumentar la intensidad de las vibración de las redes atómicas y este tipo de movimiento es el responsable del
DOI: http://dx.doi.org/10.17268/sciendo.2017.001 8 aumento en la temperatura.
