CALOR ESPECIFICO DE SOLIDOSI. OBJETIVOS:

Determinar experimentalmente la capacidad calorfica de un calormetro por principios del calor. Determinar el calor especfico de cada metal (plomo, hierro y aluminio). Calcular y comparar datos tericos de calores especficos de los metales.II. FUNDAMENTO TERICO:

CALOREs la transferencia de energa trmica desde un sistema a otro de menor temperatura que fluye espontneamente segn lo describe la termodinmica. Esta transferencia de calor puede usarse en la mecnica para realizar trabajo sobre algn sistema y de ah sus aplicaciones. Matemticamente la transferencia de calor provocado por una variacin de temperatura puede describirse como:

Ahora si consideramos el ce (Calor especfico del material) constante:

Y de ah la expresin quedara como:

Donde T=T2-T1 ; Variacin de temperatura.

UNIDADES DE MEDIDA DEL CALOREn el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energa y el trabajo: el Joule (unidad de medida) Joule.Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de energa trmica intercambiada es la calora (cal), que es la cantidad de energa que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmsfera de presin para elevar su temperatura de 14,5 a 15,5 grados Celsius. La calora tambin es conocida como calora pequea, en comparacin con la kilocalora (Kcal), que se conoce como calora grande y es utilizada en nutricin.Joule, tras mltiples experimentaciones en las que el movimiento de unas palas, impulsadas por un juego de pesas, se movan en el interior de un recipiente con agua, estableci el equivalente mecnico del calor, determinando el incremento de temperatura que se produca en el fluido como consecuencia de los rozamientos producidos por la agitacin de las palas:

El joule (J) es la unidad de energa en el Sistema Internacional de Unidades.CAPACIDAD CALORFICASe define como la cantidad de calor ganado o cedido que necesita la masa de una sustancia para que la temperatura vari en un grado.

Siendo las unidades: Cal/C, Kcal. /Kg. C, J/C.

CALOR ESPECFICOEl calor especfico es la energa necesaria para elevar 1C la temperatura de una masa determinada de una sustancia. El concepto de capacidad calorfica es anlogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura qumica de la misma).El calor especfico es un parmetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura:

Donde: Q: es el calor aportado al sistema M: es la masa del sistema C: es el calor especfico del sistema T: es el incremento de temperatura que experimenta el sistema Las unidades ms habituales de calor especfico son:

EL CALORMETRO: El calormetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor especfico de un cuerpo, as como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. Este recipiente, se encuentra aislado convenientemente con el propsito de evitar perdidas de calor cuyas paredes estn hechas de materiales aislantes trmicos Se usa para estudiar mezclas calorficas y para conservar sustancias a temperatura constante.III. EQUIPOS Y MATERIALES: Un calormetro de mezclas (un termo). Un termmetro de mercurio. Un mechero bunsen. Una olla para calentar el agua. Una balanza. 3 trozos de metales (uno de plomo, uno cobre y otro de hierro). Agua.

IV. CALCULOS Y RESULTADOS:EXPERIMENTO N1CLCULO DE LA CAPACIDAD CALORFICA DEL CALORMETRO:

a) Secuencia de la experiencia: Colocar dentro del calormetro una cantidad MF de agua de cao, deje que se establezca el equilibrio y medir la temperatura del equilibrio TF Calentar agua en la olla a una temperatura TC y luego colocar una cantidad MC de esta agua en el calormetro. Finalmente medir la nueva temperatura de equilibrio TM.

b) Datos obtenidos: MF y TF: masa y temperatura del agua fra respectivamente. MC y TC: masa y temperatura del agua caliente respectivamente. TM: temperatura de la mezcla.Mf (g)Mc (g)Tf (C)Tc(C)Tm (C)

200200228048

200200237044

Sea: Q1: Calor ganado por el agua fra. Q2: Calor perdido por el agua caliente. Q3: Calor ganado por el calormetro. Luego por conservacin de la energa se sabe que:

Despejando Cc y reemplazando datos se tiene:

Calculo de la Cc con los primeros datos:

Calculo de la Cc con los segundos datos:

Promedio de las capacidades calorficas:Cc PROMEDIO = (Cc1 + Cc2)/2 Cc PROMEDIO = 46.9 Cal/C

EXPERIMENTO N2:CLCULO DEL CALOR ESPECIFICO DEL Pb, Al, y Fe.

PLOMO:Datos obtenidos:

Mf (g)Mp (g)Tb (C)Tf (C)Teq (C)

200.097.086.023.024.0

Sea: Q1: Calor ganado por el agua fra. Q2: Calor perdido por el PLOMO. Q3: Calor ganado por el calormetro. Luego por conservacin de la energa se sabe que:

Despejando CePb y reemplazando datos se tiene:

Despejando CePlomo (Experimental):

1. Ce Plomo (Terico):

ALUMINIO:Datos obtenidos:Mf (g)Mp (g)Tb (C)Tf (C)Teq (C)

200.077.790.023.028.0

Sea: Q1: Calor ganado por el agua fra. Q2: Calor perdido por el ALUMINIO. Q3: Calor ganado por el calormetro. Luego por conservacin de la energa se sabe que:

Despejando CeAl y reemplazando datos se tiene:

Despejando CeAluminio (Experimental):

1. Ce Plomo (Terico):

HIERRO:Datos obtenidos:

Mf (g)Mp (g)Tb (C)Tf (C)Teq (C)

200.0156.282.023.026.0

Sea: Q1: Calor ganado por el agua fra. Q2: Calor perdido por el HIERRO. Q3: Calor ganado por el calormetro. Luego por conservacin de la energa se sabe que:

Despejando CeFe y reemplazando datos se tiene:

Despejando CeHierro (Experimental):

1. Ce Hierro (Terico):

V. OBSERVACIONES: Antes de realizar la medicin de la temperatura dentro del calormetro se debe esperar hasta que el sistema se homogenice, es decir que las masas presentes alcancen una temperatura de equilibrio. Al medir la temperatura de equilibrio luego de introducir el metal, notamos que esta es ms prxima a la de agua fra que a la del metal. Cabe considerar que en el transcurso de llevar los metales al calormetro, se pudo haber perdido un poco de calor al exterior, ya que en la experiencia los slidos los tuvimos que sacar del agua caliente y estuvo un instante de tiempo en contacto con el medio ambiente antes de introducirlos al calormetro por consecuencia el error que encontramos.

VI. CONCLUSIONES: El calor es energa que se transfiere de un sistema a otro, debido a que se encuentran a diferentes temperaturas. Por esta razn, al poner los dos cuerpos en contacto, el que se encuentra a mayor temperatura transfiere calor al otro hasta que se logra el equilibrio trmico. Es decir el calor que pierde uno lo ganara el otro. Distintas sustancias tienen diferentes capacidades para almacenar energa interna al igual que para absorber energa ya que una parte de la energa hace aumentar la rapidez de traslacin de las molculas y este tipo de movimiento es el responsable del aumento en la temperatura. Cuando un cuerpo gana calor T es positiva, lo que corresponde a que la energa trmica fluye hacia el sistema, cuando un cuerpo pierde calor su T es negativa es decir la energa trmica fluye hacia fuera del sistema. Se concluye que el equilibrio trmico se establece entre sustancias en contacto trmico por la transferencia de energa, en este caso calor; para calcular la temperatura de equilibrio es necesario recurrir a la conservacin de energa ya que al no efectuarse trabajo mecnico la energa trmica total del sistema se mantiene. Con estos metales podemos concluir que distintas sustancias tienen diferentes capacidades para almacenar energa interna al igual que para absorber energa ya que una parte de la energa hace aumentar la rapidez de traslacin de las molculas y este tipo de movimiento es el responsable del aumento en la temperatura.

VII. BIBLIOGRAFIA:Libros consultados:

Fsica, Serway, Raymond A, edit. Interamericana, Mxico (1985).

Fsica, Resnick, Robert; Halliday, David; Krane, Kenneth S, edit. CECSA 1993

Pginas Web consultadas:

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria

http://drupal.puj.edu.co/files/.pdf

http://uk.geocities.com/piklemas/cuerdytubs.html

9