UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

LABORATORIO DE FISICA II
LABORATORIO:09

Lic. Jaime Redolfo Yupanqui

1. OBJETIVOS
• Determinar el calor especìfico de un calorímetro.
• Determinar el calor especifico de un cuerpo solido.
Utilizando el método de mezclas.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
La medición de las cantidades de calor intercambiadas,
proceso que se conoce como calorimetría, se
introdujo en la década de 1970. Los químicos de ese
tiempo encontraron que cuando un objeto caliente , por
ejemplo, un bloque de latón era sumergido en agua el
cambio resultante en la temperatura del agua dependía
de ambas masas y de la temperatura inicial del bloque.
Se demostraron que cuando dos bloques similares a la
misma temperatura inicial eran sumergidos en baños de
agua idénticos, el bloque de masa mayor causaba un
cambio mayor en la temperatura; asimismo para dos
bloques idénticos a temperatura diferentes, el bloque
mas caliente originaba un cambio mayor en la
temperatura del agua
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
Podemos sintetizar estas observaciones describiendo los
objetivos en términos de su capacidad calorífica, que
es la cantidad de calor requerida de una misma
sustancia para cambiar la temperatura de un objeto en
1°C.
Las cantidades de calor cedida o absorbida por masas
de una misma sustancia son directamente
proporcionales a la variación de la temperatura:

…………(1)
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
También el calor cedido o absorbido por masas distintas
de una misma sustancia, son directamente
proporcionales a estas:

…………(2)

Entonces el calor especifico (c) de un sistema se define

como:

…………(3)
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
Donde dQ es la cantidad de calor intercambiada entre
el sistema y el medio que lo rodea; dT viene a
representar la variación de temperatura experimentada
por el sistema de masas.
La capacidad calorífica o simplemente calor
especifico, como suele llamarse, es el calor
requerido por un material para elevar un grado
de temperatura de una unidad de masa. Un
material con calor especifico elevado, como el agua,
requiere mucho calor para cambiar su temperatura,
mientras que un material con un calor especifico bajo,
como la plata, requiere poco calor especifico para
cambiar su temperatura.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
La cantidad de calor Q necesaria para calentar un
objeto de masa “m” elevando su temperatura ΔT, esta
dada por:
Q = mcΔT …………(4)

Donde “c” es el calor especifico del material a partir

del cual se a fabricado el objeto. Si este se enfría,
entonces el cambio en la temperatura es negativo, y
el calor Q se desprende del objeto. Las unidades del
calor especifico son:
cal/gªC, J/KgªC o BTU /lbªF.

La cantidad de calor transferida o absorbida por el

sistema depende de las condiciones en que se ejecuta el
proceso.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
El calor latente de cambio de estado de una sustancia,
es la cantidad de calor que hay que suministrar a su
unidad de masa para que cambie de un estado de
agregación a otro, lo que hace a temperatura
constante. Así el calor latente de fusión es el
correspondiente al cambio de estado solido a liquido,
que tiene el mismo valor que en el proceso inverso de
liquido a solido.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
Una de las formas de determinar el calor latente de
cambio de estado es por el método de las mezclas.
Consiste en mezclar dos sustancias(o una misma en dos
estados de agregación distintos) a diferentes
temperaturas y presión constante, de manera que una
de ellas ceda calor a la otra y la temperatura del
equilibrio final es tal que una de ellas al alcanzarla,
realiza un cambio de estado. Es una condición
importante es que no haya perdidas caloríficas con el
medio exterior. Esto lo conseguimos ubicando la mezcla
en el calorímetro, que hace prácticamente despreciable
esta perdida calorífica hacia el exterior.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
Obviamente se ah de tener en cuenta la cantidad de
calor absorbida por el calorímetro.

Ejemplo
Supongamos que la mezcla esta constituida por una
masa ma, a temperatura Ta y otra m* de otro cuerpo a
temperatura T* que supondremos mayor que Ta y
llamaremos ca al calor especifico del agua y c* al calor
especifico del otro cuerpo. La mezcla adquirirá una
temperatura de equilibrio Tx, para lo cual la masa ma a
absorbido (ganado) calor y la masa m* a cedido
(perdido) calor; osea:
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
Q perdido =Q ganado …………(5)

m*c*(Tx-T*) = maca(Tx-Ta) + mcCc(Tx-Tc) …………(6)

Donde:
Tc :es la temperatura del calorímetro.
mc : masa del calorímetro.
Tx :es la temperatura del calorímetro
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
De donde podemos observar que si uno de los calores
específicos es conocido además del calorímetro,
entonces, el otro queda automáticamente determinado.
Este es el fundamento del método de mezclas que
conduce a la determinación del calor especifico medido
de un intervalo de temperatura de un rango amplio.
De la ecuación anterior podemos obtener el calor
especìfico de un calorímetro cuyo valor no se conoce, a
partir de otras muestras o sustancias conocidas:

Ce = m*c*(Tx-T*) - maca (Tx-Ta) /mc(Tx-Tc) …………(7)

2. FUNDAMENTO TEÓRICO
El calorímetro es un recipiente construido de tal
forma que impide la conducción de calor a su través.
En la mayoría de los casos suele tener dobles
paredes entre las que se a hecho el vacío o lleva un
material aislante térmico, que impide o minimiza la
conducción de calor y por ello conserva muy bien la
temperatura de los cuerpos que se encuentran
dentro. En su tapadera llevan dos orificios, uno para
introducir el termómetro y el otro para el agitador,
fue diseñado para el estudio de las mediciones en
intercambio de calor.
3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTOS
• Vasos de precipitados de 200 mL (2)
• Termómetros digitales
• Calefactor
• Hilo
• Muestras de diferente masa de distintos sólidos
(hierro, cobre, grafito, oro, berilio y aluminio)
3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTOS

Para esta práctica ha de seleccionar un simulador

que se encuentra en:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/calorimetro/
calorimetro.html
Nota: Para que este simulador funcione se debe
contar con Adobe Flash Player en la computadora y
utilizar el navegador Mozilla Firefox Internet
Explorer.
En el sitio se vera el simulador de la siguiente
manera:
3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTOS
4. ACTIVIDADES
a) Determinar el calor especifico del calorímetro:
1. Mida la masa del calorímetro (mc)
2. Verter agua fría en el calorímetro a unos 3/4 de su
volumen. Determinar las masa del agua fría (maf)
utilizada, por diferencia de masas en la balanza
3. Coloque el termómetro en el agua del calorímetro,
espere unos segundos que la lectura del termómetro
sea constante y mida la temperatura de ambos (Taf).
4. Verter agua (de masa conocida) en el recipiente
de la cocina eléctrica. Encender la cocina y calentar
la masa de agua conocida (mac),cuando este a una
temperatura de 45ªC u otra indicada por el profesor
mida la Temperatura del agua caliente(Tac)
4. ACTIVIDADES
a) Determinar el calor especifico del calorímetro:
5. Vierta el agua caliente en el calorímetro que
contiene el agua fría y mida la
temperatura de equilibrio (Tequi), para ello, agite el
agua y espere unos segundos a
que la lectura del termómetro sea constante.
6. Use la ecuación (7) para determinar el calor
especifico del calorímetro
7. Registre todos sus datos en la tabla 1
4. ACTIVIDADES
tabla 1

Estado Inicial

Elemento Masa(g) Temperatura(°C)

Calorimetro 150 18

Agua fria 180 18

Agua caliente 70 80

Estado Final

Temperatura de equilibrio 35

Calor especìfico del calorimetro

4. ACTIVIDADES
b) Determinar el calor especifico de los solidos:
8. Repita los pasos del 1 al 3.
9. Verter agua en el recipiente de la cocina eléctrica e
introducir muestras solidas de masa conocida (ms) a
usar (bronce, cobre y aluminio) Encender la cocina y
calentar el agua hasta la temperatura de ebullición
(100ªC) registre la temperatura del agua caliente que
será la misma temperatura inicial para las muestras
solidas (Tac = Ts)
10. Lleve una muestra solida caliente dentro del agua
fría del calorímetro y mida la temperatura de equilibrio
(Tequi), para ello, agite el agua y espere unos segundos
a que la lectura del termómetro sea constante.
11. Use la ecuación (5) de calor especifico para hallar
el calor especifico de la muestra solida.
4. ACTIVIDADES
b) Determinar el calor especìfico de los solidos:
12. Repita los pasos 9 y 10 para las otras muestras
solidas (no se olvide medir las temperaturas iniciales del
agua fría respectivamente)
13. registre todos sus datos en la tabla 2.
tabla 2
Detalles Solidos

S1 S2 S3

Masa m(g) Cu m=70 g Pb m=70 g Al m=70 g

Taf=Tc 18 18 18

Temperatura Ts 80 80 80

Tequil 20 19 22
5. CUESTIONARIO
1. Defina la caloría, el calor especìfico de una sustancia y
la capacidad calorífica de un cuerpo.
2. Cual de los materiales posee mayor calor especifico
(c)? Explique
3. Tiene sentido hablar de la capacidad calorífica de una
sustancia?
4. .Por que es usual expresar la capacidad calorífica de
un calorímetro en “gramos agua”?
5. Describa como utilizaría un calorímetro de agua para
determinar el calor especifico de una sustancia solida.
Escriba las ecuaciones correspondientes.
5. CUESTIONARIO
6. Compare los resultados obtenidos para el calor
especìfico de las muestras solidas con su valor real (calcule
para cada caso su error porcentual). Estudie las posibles
causas de la diferencia existente
7. Explique como utilizaría el “método de las mezclas” para
determinar el calor latente de vaporización del agua y
escriba las ecuaciones correspondientes
8 .Un pequeño bloque de metal (de 74 g de masa) se
calienta en un horno a 90ªC .Al sacarlo del horno
inmediatamente se coloca en un calorímetro. El calorímetro
contiene 300g de agua a 10ªC .La capacidad calorífica del
aparato es mínima y la temperatura final es14ªC cual es el
material del bloque? Si las muestras posibles son:
Alumínio, hierro, plata o zinc
5. CUESTIONARIO
9. Cual cree que han sido las posibles fuentes de error
en su experimento?

10. Como aplicaría este tema en su carrera

profesional?
6. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
• Anote sus conclusiones de cada experimento
realizado.
• Sugiera algunas recomendaciones.
7. REFERENCIA
Referencia los textos, revistas, páginas web que ha
utilizado para ampliar sus conocimientos, según el
formato APA.