Calor específico.

Objetivo:

Calcular el calor específico de un metal.

Marco teórico:

La energía calorífica que se necesita para elevar la temperatura de una sustancia dependerá de tres factores:

1.- La naturaleza de la sustancia

2.- El aumento de la temperatura deseada

3.- La masa de la sustancia

Las dos últimas cantidades probablemente no causen problemas, ya que se sabe que la temperatura se mide en grados Celsius (°C) y la masa en kilogramos o gramos; mientras que para cuantificar el primer factor será necesario definir una nueva cantidad: la caloría. Para ello se toma como referencia a la sustancia “más común” para el ser humano, el agua y para facilitar su manejo, solamente a un gramo de ella.

        A la cantidad de energía calorífica necesaria para cambiar la temperatura de 1gr. De agua, en 1°C, se le denomina caloría. También se puede usar la definición en términos de Joule, donde   1 cal = 4.186 J, es decir 1J = .238 cal

        Pero, para medir la cantidad de calor que absorbe o cede una sustancia que no es agua se utiliza otra definición, el calor específico. A la cantidad de calorías que se necesitan para cambiar la temperatura de 1 gr. De cualquier sustancia en 1°C, se le denomina calor específico.

Materiales:

• 100 gr. En trozos de metal (tachuelas de cobre, chinches de aluminio, clavos de hierro, etc.).
• 100 ml de agua.
• Dos termómetros.
• Vaso de precipitado (en su lugar puede utilizarse un calorímetro o un vaso de unicel tapado o un tortillero de unicel).
• Matraz de bola.
• Tubo de ensaye.
• Fuente de calor.
• Soporte universal
• Balanza granataria.
• Sujetador para matraz.
• Pinzas para tubo de ensaye.
• Anillo de alambre

Procedimiento:

1.- Monta la fuente de calor en el soporte universal, coloca sobre ella el matraz de bola con el apoyo de un sujetador especial para ello.

2.- Vierte agua dentro del matraz hasta que llegue a la mitad.

[pic 1]

3.- Coloca los trozos del metal (100) gr) en el tubo de ensaye, e introdúcelo en la boca del matraz.

[pic 2]

4.- Pon a funcionar tu fuente de calor, si es una parrilla eléctrica conéctala a la toma de corriente.

5.- Introduce uno de los termómetros entre los trozos del metal que fueron colocados en el tubo de ensaye.

6.- En el vaso de precipitado vierte 100 ml de agua y mide la temperatura de ella, deja el termómetro en el interior del líquido, Utilizar un calorímetro para evitar pérdidas de calor.

[pic 3]

7.- Cuando los trozos de metal alcancen una temperatura promedio entre 90 a 95 °C, toma el tubo de ensaye con las pinzas y viértelos al calorímetro que contiene los 100 ml de agua.

[pic 4]

8.- Con el termómetro mueve un poco la mezcla y mide la temperatura de equilibrio.

[pic 5]

Observaciones y resultados:

1.- Las cantidades medidas en el experimento son:

M = 100 gr

Tagua = 21° C

Tmetal = 21°C

Tfinal = 19 °C

Ce (agua) = 1 cal/g° C

2.- Recuerda que el calor ganado por el agua es igual al calor que pierden los trozos de metal, es decir:

Qganado = -Qperdido

3.- Calcula el calor específico del metal empleado en el experimento, a partir de la ecuación:

[ m ce (Tf – Ti)] agua = [- m ce (Tf – Ti)] metal

Despeja el ce del metal y sustituye los valores medidos. Recuerda que Tf  es la temperatura de equilibrio.

Análisis

1. Si en otros equipos se empleó el mismo metal, calcula el ce promedio obtenido en el laboratorio. ¿Es este el calor específico del metal?
2. ¿Coincide el calor específico experimental con el de los libros?
3. Si difiere, anota las causas por las que pasa esto.
4. El ce de un material, ¿depende de su masa?
5. ¿Cómo se define la capacidad térmica de un material?
6. La capacidad térmica, ¿depende de su masa?

Conclusiones

Bibliografía

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