laboratorio 5 fisica 2 uni
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7/25/2019 Laboratorio 5 Fisica 2 UNI
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INDICE
Introduccin
Objetivos
Fundamento Terico
Representacin Esquemtica
Hoja de Datos
Clculos y Resultados
Observaciones
Recomendaciones
Conclusiones
iblio!ra"#a
INTRODUCCIN
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El presente in"orme de laboratorio de "#sica$ que tiene por t#tulo %C&'OR
E()ECIFICO* la cual pertenece a la seccin que se encuentra bajo la
direccin del in!+ ,os- )ac.as$ pro"esor del curso de "#sica II de la "acultad de
in!enier#a /ecnica
Con este e0perimento se pretende que el estudiante de in!enier#a observe el
%C&'OR E()ECIFICO* y a partir de ello identi"ique las principales ma!nitudes
que intervienen$ y visualice los valores que -stas toman en distintos casos$ as#
como las variaciones que e0perimentan en diversos instantes y posiciones+
Tambi-n es una nueva oportunidad que tenemos los alumnos pertenecientes al
!rupo$ para poder dar un aporte que sea 1til a nuestros compa2eros$ con los
cuales intercambiaremos in"ormacin sobre el tema desarrollado$ resultados$ y
as# sacar conclusiones$ con las cuales sacar recomendaciones para mejorar el
e0perimento reali3ado+
4ueremos a!radecer a la "acultad de ciencia por el pr-stamo de su laboratorio$
adems al in!+ ,os- )ac.as por el tiempo brindado .acia nosotros y por su
conocimiento que nos transmite en cada e0perimento
)or 1ltimo esperamos que este trabajo sea de su a!rado+
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OBJETIVOS
Determinar la capacidad calor#"ica de un calor#metro+ Determinar el calor espec#"ico de di"erentes muestras solidas mediante
el uso de un modelo dinmico sencillo+ Estudiar el e"ecto de la trans"erencia de calor entre el calor#metro y la
muestra a anali3ar+ 5eri"icar e0perimentalmente las distintas ecuaciones de cantidad de
calor 647+ &plicar la 'eyde Equilibrio T-rmico a sistemastermodinmicos+ &plicar la conservacin de la ener!#a en sistemas con trans"erencia de
calor+ Reconocer el calor como una "orma de ener!#a+ &"ian3aremos los conceptos de calor$ temperatura$ calor espec#"ico$
capacidad calor#"ica+
FUNDAMENTO TERICO
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml -
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CALOR ESPECFICO
El calor especfcoes una ma!nitud "#sicaque se de"ine como la cantidad de
calorque .ay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema
termodinmico para elevar su temperatura en una unidad 68elvin o !radoCelsius7+ En !eneral$ el valor del calor espec#"ico depende de dic.a
temperatura inicial+ (e la representa con la letra 6min1scula7+
En "orma anlo!a$ se de"ine la capacidad calor#"icacomo la cantidad de calor
que .ay que suministrar a toda la e0tensin de una sustancia para elevar su
temperatura en una unidad 68elvin o !rado Celsius7+ (e la representa con la
letra 6may1scula7+
)or lo tanto$ el calor espec#"ico es la capacidad calor#"ica espec#"ica$ esto es
+
El calor espec#"ico es una propiedad intensivade la materia$ por lo que es
representativo de cada sustancia9 por el contrario$ la capacidad calor#"ica es
una propiedad e0tensivarepresentativa de cada cuerpo o sistema particular+
Cuanto mayor es el calor espec#"ico de las sustancias$ ms ener!#a calor#"icase necesita para incrementar la temperatura+ )or ejemplo$ se requiere oc.o
veces ms ener!#a para incrementar la temperatura de un lin!ote de ma!nesio
que para un lin!ote de plomode la misma masa+
El t-rmino :calor espec#"ico: tiene su ori!en en el trabajo del "#sico ,osep.
lac8$ quien reali3 variadas medidas calorim-tricasy us la "rase %capacidad
para el calor*+ En esa -poca la mecnicay la termodinmicase consideraban
ciencias independientes$ por lo que actualmente el t-rmino podr#a parecerinapropiado9 tal ve3 un mejor nombre podr#a ser transferencia de energa
calorfica especfica$ pero el t-rmino est demasiado arrai!ado para ser
reempla3ado+
El calor especfco !e"o 6 7 correspondiente a un cierto intervalo de
temperaturas se de"ine en la "orma;
http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_intensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorimetr%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_intensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorimetr%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica -
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Donde es la trans"erencia de ener!#a en "orma calor#"ica entre el sistema y su
entorno u otro sistema$ es la masa del sistema 6se usa una ncuando se trata
del calor espec#"ico molar7 y es el incremento de temperatura que
e0perimenta el sistema+ El calor especfco 6 7 correspondiente a una
temperatura dada se de"ine como;
El calor espec#"ico 6 7 es una "uncin de la temperatura del sistema9 esto es$
+ Esta "uncin es creciente para la mayor#a de las sustancias 6e0cepto paralos !ases monoatmicosy diatmicos7+ Esto se debe a e"ectos cunticos que
.acen que los modos de vibracin est-n cuanti3ados y slo est-n accesibles a
medida que aumenta la temperatura+ Conocida la "uncin $ la cantidad de
calor asociada con un cambio de temperatura del sistema desde la temperatura
inicial Tia la "inal Tfse calcula mediante la inte!ral si!uiente;
En un intervalo donde la capacidad calor#"ica sea apro0imadamente constante
la "rmula anterior puede escribirse simplemente como;
Cantidad de sustancia
Cuando se mide el calor espec#"ico en ciencia e in!enier#a$ la cantidad desustancia es a menudo de masa$ ya sea en !ramoso en 8ilo!ramos$ ambos del
(I+ Especialmente en qu#mica$ sin embar!o$ conviene que la unidad de la
cantidad de sustancia sea el molal medir el calor espec#"ico$ el cual es un
cierto n1mero de mol-culas o tomos de la sustancia+ Cuando la unidad de la
cantidad de sustancia es el mol$ el t-rmino calor especfico molarse puede
usar para re"erirse de manera e0pl#cita a la medida9 o bien usar el t-rmino
calor especfico msico$ para indicar que se usa una unidad de masa+
http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monoat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monoat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol -
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Co#cep$os relaco#a"os
Hay dos condiciones notablemente distintas bajo las que se mide el calor
espec#"ico y -stas se denotan con su"ijos en la letra c+ El calor espec#"ico de los
!ases normalmente se mide bajo condiciones de presinconstante 6(#mbolo;cp7+ 'as mediciones a presin constante producen valores mayores que
aquellas que se reali3an a volumen constante 6cv7$ debido a que en el primer
caso se reali3a un trabajo de e0pansin+
El cociente entre los calores espec#"icos a presin constante y a volumen
constante para una misma sustancia o sistema termodinmico se denomina
coe"iciente adiabtico y se desi!na mediante la letra !rie!a 6!amma7+ Este
parmetro aparece en "rmulas "#sicas$ como por ejemplo la de la velocidad del
sonidoen un !as ideal+
El calor espec#"ico de las sustancias distintas de los !ases monoatmicosno
est dado por constantes "ijas y puede variar un poco dependiendo de la
temperatura+ )or lo tanto$ debe especi"icarse con precisin la temperatura a la
cual se .ace la medicin+ &s#$ por ejemplo$ el calor espec#"ico del a!ua e0.ibe
un valor m#nimo de =? cal@6!AB7 para la temperatura de $? C$ en tantoque vale $
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U#"a"es "e calor especfco
En el (istema Internacional de nidades$ el calor espec#"ico se e0presa en
julios por 8ilo!ramo y por 8elvin 6,A8!JABJ79 otra unidad$ no perteneciente al (I$
es la calor#a por !ramo y por 8elvin 6calA! JABJ7+ &s#$ el calor espec#"ico del a!uaes apro0imadamente cal@6!AB7 en un amplio intervalo de temperaturas$ a la
presin atmos"-rica9 e0actamente calA!JABJ en el intervalo de $? C a
?$? C 6por la de"inicin de la unidad calor#a7+
En los Estados nidos$ y en otros pocos pa#ses donde se si!ue utili3ando el
(istema &n!losajn de nidades$ el calor espec#"ico se suele medir en T
6unidad de calor7 por libra 6unidad de masa7 y !rado Fa.ren.eit 6unidad de
temperatura7+
'a T se de"ine como la cantidad de calor que se requiere para elevar un
!rado Fa.ren.eit la temperatura de una libra de a!ua en condiciones
atmos"-ricas normales+
FACTORES %UE AFECTAN EL CALOR ESPECFICO
'as mol-culas tienen una estructura interna porque estn compuestas de
tomos que tienen di"erentes "ormas de moverse en las mol-culas+ 'a ener!#a
cin-tica almacenada en estos grados de libertad internosno contribuye a la
temperatura de la sustancia sino a su calor espec#"ico+
C&LCULOS ' RESULTADOS
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/British_thermal_unithttp://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_masa)http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Fahrenheithttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/British_thermal_unithttp://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_masa)http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Fahrenheit -
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DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD CALORFICA DEL CALORMETRO
Teniendo en cuenta el "undamento terico
Calor !anado por un cuerpo K calor perdido por el otro
Qganado=Qperdido
)or de"inicin; Q=mceT
Dnde;
Q1 ; Calor !anado por el a!ua+
Q2 ; Calor !anado por el calor#metro+
Q3 ; Calor perdido por el a!ua+
C ; Capacidad calor#"ica+
)ara el a!ua se sabe que; ce=1 cal
g
Ecuaciones;
Q1+Q
2=Q
3
m1. (ce agua ) (TTa )+m (ce calormetro ) (TTa )=m2 (ceagua ) (TbT)
244 . (1 ) (3921 )+m (cecalormetro )(3921)=230.(1)(6439)
C=m.ce=75.444 cal
g
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CALOR ESPECFICO DE LOS SLIDOS
PROBLEMA N()*
A+ Determinar el calor espec#"ico de la masa +
Ecuaciones;
Qganado=Qperdido
Q1+Q
2=Q
3
ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m1 .(ceagua ) .(TbT)
)ero;
C=mce=74 cal /
9
ma=170 g
9
m1=76,9g
250 . (1 ) (2521 )+75,44 4 . (2521 )=77 .(cemasa1)(6725)
cemasa1=0,4025 cal
g
PROBLEMA N(,*
B+ Determinar el calor espec#"ico de la masa L+
Ecuaciones;
Qganado=Qperdido
Q1+Q
2=Q
3
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ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m2 . (ceagua ) .(TbT)
)ero;
C=mce=74 cal / 9 ma=160 g 9 m2=111g
250 . (1 ) (2521 )+75,444. (2521 )=88. (cemasa2)(8023)
cemasa2=0,2595 cal
g
PROBLEMA N(-*C+ Determinar el calor espec#"ico de la masa +
Ecuaciones;
Qganado=Qperdido
Q1+Q
2=Q
3
ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m3 . (ceagua ).(TbT)
)ero;
C=mce=74 cal / 9 ma=160 g 9 m2=87,9 g
250 . (1 ) (2621)+74. (2621 )=160 .(cemasa2)(8326)
cemasa2=0,1784 cal
g
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OBSERVACIONES
Es importante distin!uir entre capacidad calor#"ica y calor espec#"ico$ el
primer t-rmino alude al objeto y el se!undo al material del cual est
.ec.o+ 'a tapa del calor#metro no es muy .erm-tica$ por lo que el medio in"luye
en cierto modo en la temperatura de equilibrio+ 'a probeta tiene un mar!en de error en la medicin$ as# que la cantidad
de a!ua en equilibrio no es e0acta+ 'as pie3as metlicas calentadas no lle!aban a variar considerablemente
la temperatura del a!ua+ (e observa que cada ve3 que transvasamos el a!ua$ se pierde cierta
cantidad de a!ua+ Estamos incurriendo a un error en los clculos$ pues no consideramos la
p-rdida de la temperatura del metal en el momento que se retira del
sistema que le entre!a calor para despu-s sumer!irlo en el sistema de
prueba+ (e observ que lue!o de calentar el a!ua y apa!ar el mec.ero$ la
medida que se observaba en el termmetro disminu#a rpidamente en
apro0imadamente ? a < C$ lue!o se!u#a disminuyendo pero ms
despacio 6de manera casi imperceptible7+
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En nuestros clculos no .emos incluido el calor que absorbe el metal
del termmetro+
RECOMENDACIONES
(e recomienda el uso de !uantes aislantes del calor$ para prevenir
cualquier accidente de quemadura$ ya que se trabaja a temperaturas
mayores a ?
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CONCLUSIONES
En el clculo del calor especi"ico de las muestras slidas 6"ierro$
aluminio$ plomo7 se encontr que nuestros valores .allados distan
considerablemente de los valoras promedio encontrados en los te0tos de
"#sica+ )ese a esto se !uarda una correcta proporcin en los resultados+ El calor es ener!#a que es trans"erida de un sistema a otro$ debido a que
se encuentran a di"erentes niveles de temperatura+ )or esta ra3n$ al
poner los dos cuerpos en contacto$ el que se encuentra a mayor
temperatura trans"iere calor al otro .asta que se lo!ra el equilibrio
t-rmico+ Distintas sustancias tienen di"erentes capacidades para almacenar
ener!#a interna al i!ual que para absorber ener!#a y una buena parte de
la ener!#a .ace aumentar la intensidad de las vibracin de las redes
atmicas y este tipo de movimientoes el responsable del aumento en latemperatura+
Cuando la temperatura del sistema aumenta 4 y MT se consideran
positivas$ lo que corresponde a que la ener!#a t-rmica "luye .acia el
sistema$ cuando la temperatura disminuye$ 4 y MT son ne!ativas y la
ener!#a t-rmica "luye .acia "uera del sistema+ El equilibrio t-rmico se establece entre sustancias en contacto t-rmico
por la trans"erencia de ener!#a$ en este caso calor9 para calcular la
temperatura de equilibrio es necesario recurrir a la conservacin de
http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtml -
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ener!#aya que al no e"ectuarse trabajomecnico la ener!#a t-rmica total
del sistema se mantiene+ (e concluye que los tres tipos de materiales tienen di"erentes valores$ de
acuerdo a sus propiedades "#sicas+ (e concluye que la masa & posee mayor calor especi"ico+ (e concluye que la masa C posee menor calor especi"ico+
BIBLIO.RAFA
FN(IC& I5ER(IT&RI& 5O'/E I$ (ears$ Pemans8y$ Qoun!$
Fredman$ )earson+ FN(IC& 5O'/E I$ Tipler$ /osca$ Revert-+ FN(IC& EER&'$ urbano+ FN(IC& II$ 'eyva averos$ /os.era+
Resni8 Halliday Brane 6L
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AP/NDICE
Tabla de Calor
Ma$eral Especfco 0Ce1 F2s3# 0lf1 Vapor4ac3# 0l51
Bcal@8!+C 8,@8!+B 8,@8! 8,@8!Ace$e "e Ol5aAceroA62aAlco7olAlpacaAl2!#oA#$!o#oA42freBro#ce
Ca"!oCar83# M#eralCar83# Ve6e$alC#cCo8al$oCo8reCro!oEs$a9o/$er e$lcoFe#ol.lcer#a:erroLa"rllo Refrac$aroLa$3#Ma#6a#esoMerc2roMcaNaf$al#aN;2elOroParaf#a
Pla$aPla$#o
-
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Plo!oPo$asoTol2e#oV"ro
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