Memoria practica 11. Determinación del calor específico de un Líquido

        Memoria practica 11.

        Determinación del calor específico de un Líquido.

Indice

Sección…………………………………………………………………………………...pág

Objetivos y fundamentos………………………………………………………………….

Material  y disposición…………………………………………………………………….

        Material……………………………………………………………………………

        disposición………………………………………………………………………..

Método operatorio…………………………………………………………………………

Operaciones y errores……………………………………………………………………...

Resultados………………………………………………………………………………….

        Tabla………………………………………………………………………………..

        Gráfica……………………………………………………………………………...

Observaciones…………………………………………………………………………...…

Bibliografía............................................................................................................................

Objetivos.

El objetivo de esta practica es la determinación del calor especifico de un líquido, en este caso estos serán agua y un  liquido problema.  Para conseguirlo montaremos un circuito.

Fundamento Teórico.

        El calor específico o más formalmente la capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. De manera formal es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; usando el SI es la cantidad de julios de energía necesaria para elevar en un 1 K la temperatura de 1 kg de masa. Se la representa por lo general con la letra c.

        Para que sea posible determinar el calor específico de un líquido, debemos disponer un circuito de la siguiente manera:

[pic 1]

Tenemos una resistencia conectada a un voltímetro y a un amperímetro de forma que podamos determinar posteriormente el calor especifico.

[pic 2]

        La resistencia es una parte esencial del circuito ya que al aplicarle a cada extremo una diferencia de potencial V, se crea una intensidad de corriente a través de ella que I=V/R. La resistencia hace un papel esencial en este circuito y consume parte de la potencia que se puede calcular con la siguiente ecuación:

       [pic 3]

Se necesita más energía calorífica para incrementar la temperatura de una sustancia con un alto valor del calor específico que otra con un valor pequeño. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa. El calor específico es pues una propiedad intensiva, por lo que es representativa de cada sustancia, mientras que la capacidad calorífica, de la cual depende, es una propiedad extensiva y es representativa de cada cuerpo particular.

        Si la resistencia se conecta a una fuente de tensión alterna,la potencia viene dada por:

              [pic 4]

Esta potencia eléctrica se disipa en forma de calor  que se transfiere al entorno de la resistencia. Si la resistencia se encuentra en el interior de un recipiente que contiene in líquido, al circular la corriente durante un tiempo tau, la energía eléctrica consumida en la resistencia:

[pic 5]

se convierte en calor que se transfiera al recipiente y su contenido, por lo que se observará un aumento de la temperatura. Si llamamos To a la temperatura inicial (la temperatura que tiene el

líquido justo al conectar el circuito eléctrico) y Tf (la temperatura final del líquido), entonces:

                               [pic 6]

donde m es la masa del líquido, c es el calor específico, y C la capacidad calorífica del recipiente y elementos auxiliares (el agitador, el termómetro,…).

Este hecho puede relacionarse con el efecto joule, ya que este se trata del fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, como ocurre en este circuito a causa del amperímetro, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando su temperatura. En un cable cualquiera el movimiento de los electrones es desordenado, esto hace que se produzcan continuos choques con los núcleos atómicos y como consecuencia una perdida de energía cinética y un aumento de la temperatura en el mismo cable.

        Finalmente para la calcular el calor especifico del liquido que es el objetivo de esta experiencia, puede obtenerse si conocemos la capacidad calorífica del recipiente y accesorios a través  de,

  [pic 7]

ya que al ser recipiente de paredes adiabáticas, no hay transferencia de calor al ambiente.

Material y disposición.

Material.

-Recipiente de paredes adiabáticas. Se trata de un recipiente de doble pared con un vacío intermedio, que al calentar el agua este no se calentará porque al ser adiabático no se permitirá la interacción térmica entre el calor del agua y el sistema.

-Resistencia de inmersión, un agitador. Complementos del recipiente que serán indispensables para calcular el calor específico.

- Un termómetro que mida en grados centigrados a altas temperaturas.

- Un autotransformador, un amperímetro (A) y un voltímetro (V).

- Un cronometro, que mida en segundos y minutos.

-Una probeta, para la media del líquido.

-Liquido problema, que en este caso se tratará de alcohol.

Disposición.

En el circuito se conecta todo el material eléctrico, en serie, menos el voltímetro que se dispone de forma paralela a la resistencia. De la siguiente manera:

[pic 8]

Es un circuito de fácil montaje, pero debe tenerse en cuenta que la temperatura hay que calentarla previamente y agitarla  para que alcance el equilibrio térmico. Una vez hecho esto se debe conectar el líquido al circuito a la vez que el cronometro.

Método operatorio.

1) Primero anotamos la capacidad calorífica C del recipiente.

2) Mediante la probeta, tomamos 400cm³ de agua y calculamos su masa “m” teniendo en cuenta la densidad del agua a la temperatura Tο.

3) Colocamos los elementos del circuito de igual disposición a la que viene en la figura.

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