PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL LABORATORIO DE FÍSICA II

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PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE FÍSICA II

CÓDIGO 535

CALOR ESPECÍFICO

Valentina Londoño González, Víctor Manuel Londoño Meza, María Mercedes Martínez Morales, Andrés Felipe Mercado Barraza

Profesor: Harold José Camargo Ávila. 18-10-2021

Laboratorio de Física II, Universidad Del Atlántico, Barranquilla

Resumen

Para la realización de este informe se hizo uso de un simulador en línea sobre calor específico en la página laboratorio virtual el cual nos da las opciones de escoger diferentes sólidos como el hierro, cobre, grafito, oro, berilio y aluminio, a estos se les puede modificar la masa, también se aprecian dos vasos de precipitado los cuales contienen agua, el primero está sobre un calentador a 100ºC y el segundo está a una temperatura de 20ºC. A cada sólido se le sumergió en el vaso de precipitado a 100ºC y luego de haber pasado tres minutos, se le depositó en el vaso de precipitado sobrante y así el simulador mostró la temperatura de equilibrio, con estos datos y con el valor especifico del agua a 4186 J/kgºC, se pudo hallar el calor especifico de cada sólido.

Palabras claves

Calor específico, sólidos, temperatura.

Abstract

To carry out this report, an online simulator about specific heat was used on the virtual laboratory page, which gives us the options to choose different solids such as iron, copper, graphite, gold, beryllium and aluminum. The solid’s mass can be modify,  can also see two beakers which contain water, the first is on a heater at 100ºC and the second is at a temperature of 20ºC. Each solid was immersed in the beaker at 100ºC and after three minutes had passed, it was deposited in the excess beaker and thus the simulator showed the equilibrium temperature, with these data and with the specific value of water at 4186 J / kg °C, the specific heat of each solid could be found.

Key words

Specific heat, solids, temperature.

1.  Introducción

Para que una sustancia aumente su temperatura, se necesita una cierta cantidad de energía en forma de calor.

Esta cantidad de energía es lo que se conoce como calor específico, también conocida como la capacidad calorífica específica.

 El calor específico se emplea en el ámbito de la física con referencia al calor que requiere una sustancia por unidad de masa para lograr incrementar su temperatura en un grado Celsius

El calor específico de una sustancia puede ser negativo, positivo, nulo o infinito, dependiendo del proceso que experimente el sistema durante la transferencia de calor. Sólo tiene un valor definido para un proceso determinado. Por lo tanto, la capacidad calorífica de un sistema depende tanto de la naturaleza del sistema, como del proceso particular que el sistema experimenta.

Conocer el calor específico de una sustancia, es importante por múltiples razones. En lo académico, porque permite conocer las propiedades de nuevos materiales. En la industria, conocer el calor específico permite seleccionar los materiales adecuados para construir, por ejemplo, termos, refractarias, calderas, materiales termo aislantes para hornos, etc.

El físico escocés Joseph Black, fue quien introdujo el concepto de calor específico.

Para este experimento los objetivos son como calcular el calor específico, como varia en cada material, y comprender como influyen las diferentes propiedades físicas sobre el calor específico.

2.  Fundamentos Teóricos

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 Joules 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.

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.

Matemáticamente el calor específico es la razón entre la capacidad calorífica de un objeto y su masa.

Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. 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

La fórmula para hallar el calor específico es

Q=m*c*ΔT

Ec.1 formula de calor específico

Donde Q es la cantidad de energía calorífica ganada o perdida en Joules (J), m es la masa del elemento en Kilogramos (Kg) c es la capacidad calorífica especifica del elemento (J/Kg*C) y ΔT que es el cambio de temperatura del elemento (°C)

Despejando c que es el calor específico la fórmula quedaría:

c=Q/(m*ΔT)

Ec.2 Formula con el calor especifico despejado

3.  Método experimental

Para empezar con el experimento, se hizo un montaje experimental en el cual se pueden observar dos beakers, el primero está encima de un calentador y contiene agua a una temperatura de 100ºC, el segundo igualmente contiene agua pero esta se encuentra a una temperatura de 20ºC. En el lado izquierdo del simulador se encuentran las opciones de seis sólidos diferentes a los cuales se les puede modificar su masa.

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Figura 1. Montaje experimental – Calor específico.

Lo primero que se realizó fue modificar la masa de cada sólido, después se dio clic en el botón ‘’iniciar’’, como se muestra en la figura 1, y se depositó el sólido seleccionado en el beaker que se encuentra a 100ºC. En el simulador, el sólido tuvo una duración de 3 minutos dentro del vaso de precipitado, ya pasado este tiempo y haber alcanzado el equilibrio térmico, el sólido se depositó en el segundo beaker de 20ºC y el simulador reportó el valor de la temperatura en equilibrio.

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