LABORATORIO N°4 DETERMINATION OF SPECIFIC HEAT OF A MATERIAL

DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN MATERIAL

LABORATORIO N°4
DETERMINATION OF SPECIFIC HEAT OF A MATERIAL

Vivian Lizeth Gómez Abril; Jessica Tatiana Diaz; Julian Barrera

 Ing. Ambiental, cod: 55714029, cod: 55714068 cod:

[pic 1]

RESUMEN

En Este experimento hemos determinado el calor específico de 3 sólidos con la finalidad de observar cómo se transmite el calor según el material de cada uno. Para ello se ha empleado el montaje experimental Del calorímetro, determinando previamente el equivalente en agua del calorímetro a partir de la mezcla de agua a distintas temperaturas. Posteriormente se ha calentado cada objeto hasta 90ºC y se ha sumergido posteriormente en agua a una temperatura inferior, hasta llegar a una temperatura final de equilibrio dependiente de la masa y la temperatura previa y posterior de cada elemento del sistema. A partir de estas medidas se puede estudiar, efectivamente, cómo se transfiere el calor entre cuerpos según el material, es decir, determinar el calor específico característico del material empleado para poder identificarlo. Al finalizar la experimentacion se realizan los correspondientes errores porcentuales para comprobar la efectividad del procedimiento realizado.

Palabras claves: CalorEspecífico, temperatura, calorímetro        

Abstract

In this experiment we determined the specific heat of 3 solid in order to observe how heat is transferred depending on the material of each. For this we used the experimental setup of the calorimeter, previously determining the water equivalent of the calorimeter from the mixture of water at different temperatures. Subsequently it heated to 90 and each object is subsequently immersed in water at a lower temperature, until reaching a final temperature dependent equilibrium mass and temperature before and after each system element. From these measurements can be studied effectively, how heat is transferred between bodies according to the material, ie, to determine the specific heat characteristic of the material used for identification. At the end of experimentation corresponding percentage errors are made to check the effectiveness of the procedure performed.

         Keywords: Specific Heat, temperature calorimeter

[pic 2]

1. Introducción

Es de saberse que en el estudio de la física, más exactamente la termodinámica, en cierta medida nos ayuda a entender o comprender gran cantidad de  fenómenos físicos que se dan en nuestro entorno, uno de estos es la transferencia de calor de un cuerpo a otro en donde lo elemental es poder llegar a poseer un equilibrio térmico, el cual por medio de ciertos cálculos establecidos podemos llegar a entender más a fondo cierto comportamiento. Por lo tanto lo que se quiere en la experiencia, es poder comprobar dicho comportamiento por medio de mediciones que conlleven a cálculos experimentales necesarios en la realización y el debido entendimiento del concepto de capacidad calórica de un cuerpo en este caso de un “calorimetro”.

El equilibrio térmico es una situación en la que dos objetos no intercambian energía por calor o radiación electromagnética si se ponen en contacto térmico.

El calor específico de una sustancia es el calor de una sustancia para que su temperatura aumente, se que entre mayor sea la cantidad de calor que absorbe aumentará su temperatura, en este informe de laboratorio indica de que forma debe encontrarse el calor específico de un sólido a través de una calorímetro y diferentes sistemas termodinámicos.

Cada uno de los cambios de temperatura registrados son diferentes para cada material donde cada uno de estos cambios dependen es de la capacidad calorfifica

2. Objetivo Especifico

Encontrar el calor específico de diferentes tipos de materiales

2.1. General

• Demostrar experimentalmente el concepto de calor específico de diferentes materiales   (  canica de vidrio, tornillo de hierro, dado)
• Determinar el margen de error que se presenta en cada una de las características requeridass.
• Experimentar como se transmite el calor en los cuerpos.
• Determinar calor específico en forma experimental.

3. Materiales

• Calorímetro
• 1 termómetro de mercurio
• 1 Balanza
• 1 Vaso de precipitado 250 ml
• 1 plancha calefactora  
• 3 objetos de diferentes materiales (copa de rache, llave bristol y canica de vidrio)

3.1. Procedimiento

• Teniendo los materiales y equipos indicados, se procede a hallar masas.
• Pesar el calorímetro en la balanza, tomar este dato como “M Calorímetro”.
• Añadir al calorímetro 200 mL de agua fría a temperatura ambiente.
• Tomar temperatura fría  siendo la misma temperatura ambiente (T1=20°C).
• Pesar el solido elegido seco
• Calentar el objeto en agua hirviendo con una T 90°C
• Medir la temperatura del agua (T2).
• Llevar rápidamente el objeto caliente al calorimetro y tapar muy bien el calorímetro.
• Mezclar bien el contenido del calorimetro.
• Esperar hasta que la temperatura se equilibrie y tomar temperatura 3 (T3).
• Rectificar que en cada medición el termometro este en temperatura ambiente para que no afecte el experimento.
•  Calcular T3-T1 y T3-T2
• Se repiten los pasos anteriores para realizar la segunda y tercera  experiencia.
• Se llena la Tabla 1,2 y 3 con los  DATOS OBTENIDOS.
• Calcular el error porcentual para cada uno de los objetos.
• A partir de estos datos se procede a hacer los respectivos cálculos para determinar el calor especifico de cada uno de los objetos Para finalizar se realiza el respectivo análisis.

1. Marco teórico

Calorímetro: es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

[pic 3]

Termómetro: Es un instrumento utilizado para medir la temperatura con un alto nivel de exactitud. Puede ser parcial o totalmente inmerso en la sustancia que se está midiendo. Esta herramienta está conformada por un tubo largo de vidrio con un bulbo en uno de sus extremos.

[pic 4]

Balanza: es un instrumento que sirve para medir la masa de los objetos.Es una palanca de primer grado de brazos iguales que, mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos, permite comparar masas.

[pic 5]

Vaso de precipitado: Un vaso de precipitado tiene forma cilíndrica y posee un fondo plano. Se encuentran en varias capacidades. Se encuentran graduados. Pero no calibrados, esto provoca que la graduación sea inexacta.

[pic 6]

Plancha de calentamiento

Es un pequeño aparato de sobremesa, portátil y autónomo, que posee uno o más elementos de calefacción eléctrica, y que se emplea para calentar recipientes con líquidos, de forma controlada. En el laboratorio se usa para calentar materiales de vidrio o el contenido que haya dentro de ellas. Hay modelos que pueden tener una temperatura regulable hasta 900 °C.

[pic 7]

Temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

[pic 8]

Caloria: Cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de un litro de agua a la presión atmosférica normal.La caloría (cal) es una unidad de energía del ya en desuso Sistema Técnico de Unidades, basada en el calor específico del agua.

[pic 9]

Equilibrio térmico: es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio término.

[pic 10]

El calor específico o más formalmente la capacidad caloríficaespecífica de una sustancia es una magnitud física que indica lacapacidad de un material para almacenar energía interna  en forma de calor. Matemáticamente el calor específico es la razón entre la capacidad calorífica de un objeto y su masa. 

El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada sustancia; por el contrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular.
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.
El término "calor específico" tiene su origen en el trabajo del físico Joseph Black, quien realizó variadas medidas calorimétricas y usó la frase “capacidad para el calor”.En esa época la mecánica y la termodinámica se consideraban ciencias independientes, por lo que actualmente el término podría parecer inapropiado; tal vez un mejor nombre podría ser transferencia de energía calorífica específica, pero el término está demasiado arraigado para ser reemplazado.

...