PRÁCTICA: “CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO” TÉRMICA Y ONDAS Practica de laboratorio No. 5 CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO PROCEDIMIENTO El calor es energía que se transfiere entre dos sistemas debido a una diferencia de temperaturas. Exceptuando los cambios de estado, siempre que un cuerpo intercambia calor con su entorno la temperatura del cuerpo varía. La variación de la temperatura del cuerpo depende, entre otras cosas, del calor específico de la sustancia que lo compone. El calor específico se define como la cantidad de calor necesaria para que una unidad de masa de sustancia incremente su temperatura en un grado. Esto es: 1 Q c (1) m dT donde Q es el calor necesario para que el cuerpo de masa m cambie su temperatura en dT. También se sabe que el valor de c depende de la temperatura. Sin embargo, para cambios de temperatura no muy grandes c puede considerarse constante y el calor total absorbido por el cuerpo puede expresarse como: Q = m cT (2) En esta práctica usted determinará el calor específico de un metal: Un sólido, a una temperatura inicial Tos (por encima de la temperatura ambiente), será sumergido en cierta cantidad de agua que está a temperatura ambiente ToH2O contenida en un calorímetro.(figura 1). TAPA TERMÓMETRO VASO DE ALUMINIO AIRE MECHERO SÓLIDO AGUA Figura 1 1 PRÁCTICA: “CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO” 6.1. Deposite agua en un recipiente (aproximadamente la mitad del recipiente) y póngala a hervir sobre el mechero. Deje el extremo de la cuerda sobre el borde del recipiente para que pueda sacar el bloque posteriormente. 6.2. Mientras el agua hierve saque del calorímetro el vaso de aluminio y péselo. Después, AGREGUE AGUA SUFICIENTE COMO PARA CUBRIR EL BLOQUE DE METAL y pese el conjunto vaso-agua. Vuelva a colocar el vaso dentro del calorímetro. (NOTA: Durante todo el experimento mantenga el calorímetro alejado del mechero). 6.3..Mida con el termómetro la temperatura del agua que está hirviendo. Este será el valor inicial de la temperatura del sólido (Tos). Mida también la temperatura ToH2O del conjunto vaso-agua. Asegúrese siempre de que todo el bulbo del termómetro esté inmerso en el líquido y tome la medida observando el termómetro de frente, para evitar errores de paralaje. 6.4. Ahora, destape el calorímetro y acérquelo al mechero. Levante el sólido de la cuerda y sosténgalo por unos instantes, justo encima de la superficie de agua hirviendo, para que el vapor lo seque. Introdúzca el sólido rápidamente dentro del calorímetro. Tape el calorímetro, aléjelo del mechero y empiece a agitar suavemente mientras observa como cambia la temperatura del sistema. Observe el máximo valor de temperatura alcanzado (temperatura de equilibrio, Teq) y registre este dato. 6.5 Saque el bloque de metal del calorímetro, séquelo y péselo. 6.6 Vacíe el calorímetro, mantenga el vaso durante unos minutos bajo el chorro de agua para llevarlo a temperatura ambiente y repita todo el procedimiento anterior con el siguiente sólido. 6.7. Consigne todos los datos en la tabla ANEXA, con sus respectivas incertidumbres. 6.8. Con todos los valores medidos en el procedimiento anterior determine el calor específico de cada uno de los metales usados en la práctica. Compare los valores obtenidos con los valores convencionalmente aceptados para estos metales. TIPO DE INFORME Traer dos hojas de cuadernillo cuadriculado para presentar el informe. Calculadora científica. Al finalizar la práctica de laboratorio cada grupo debe entregar un informe realizado durante el tiempo de permanencia en el laboratorio. Este debe incluir los siguientes items: Nombre y número de la práctica. Fecha de realización de la práctica. 2 PRÁCTICA: “CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO” Integrantes: Nombre completo del estudiante con codigo. Conceptos previos: Dos de acuerdo a los temas vistos previamente en clase. Objetivos:. Dos o tres de los propósitos que, según su criterio, se persiguen en esta práctica. Fundamento teórico: 1. Escriba la ecuación de balance de calor que permite determinar el calor específico de cada cuerpo en este experimento. 2. Enumere al menos una suposición, respecto al montaje experimental, sobre la que se sustenta esta ecuación. Análisis y respuestas a las preguntas: 1. ¿ Cuales son las caracteristicas de un calorimetro y para que sirve?, ¿en que se parece a un termo? 2. ¿ Que fuentes de error afectan al experimento?. Para contestar esta pregunta haga una lista lo más exahustiva posible, tanto de los pasos del procedimiento como de las caracterísiticas del montaje experimental, que no satisfacen la(s) suposiciones hechas en el punto fundamento teórico. 3. Incluya los pasos detallados para llenar las casillas de error y porcentaje de error de la tabla anexa. Conclusiones: Debe incluir al menos dos que sean el resultado de sus observaciones durante esta practica y del análisis de los datos experimentales. PREPARACIÓN Lea con atencion la guia y repase los conceptos de temperatura, equilibrio térmico, sistemas aislados, calor, capacidad calorífica y calor específico. Es de utlilidad traer el “Laboratorio 0”, para hacer los cálculos de error e incertidumbre.. BIBLIOGRAFÍA 1. SERWAY, R.A., BEICHNER R. J., “FISICA para Ciencias e Ingeniería”, quinta edición, Tomo I, 2001. 2. HECHT, E.,“Fisica En Perspectiva” , Addison-Wesley Iberoamericana, Capítulo 8, 1987. 3. Laboratorio Cero, metrología, conceptos y definiciones. 3 PRÁCTICA: “CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO” INTEGRANTES: Apellidos Nombres MAGNITUD FÍSICA A MEDIR Masa del vaso del calorímetro Código VARIABLE Apellidos Sólido 1 (Grisáceo) Nombres Sólido 2 (Plateado) Código Sólido 3 (Cobrizo) MC (g) + + + MC+H2O (g) + + + Masa del Agua MH2O (g) + + + Masa del Sólido Ms (g) + + + Temperatura inicial del vaso del calorímetro Toc (ºC) + + + Temperatura inicial del Agua ToH2O (ºC) + + + Temperatura inicial del Sólido Tos (ºC) + + + Temperatura de Equilibrio Teq (°C) + + + Masa del vaso del calorímetro con Agua 4 PRÁCTICA: “CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO” Cambio en la temperatura del vaso del Calorímetro Tc (ºC) + + + Cambio en la temperatura del Agua TH2O (ºC) + + + Cambio en la temperatura del Sólido Ts (ºC) + + + Calor ganado por el Calorímetro Qc (cal) + + + QH2O (cal) + + + Qganado (cal) + + + Qs (cal) + + + Calor recibido por el Agua Total de Calor ganado Calor perdido por el Sólido CALOR ESPECÍFICO DEL SÓLIDO INCERTIDUMBRE PORCENTUAL EN EL CALOR ESPECÍFICO DEL SÓLIDO Valor aceptado de Calor Especifico Error Porcentaje de error cs (cal/g ºC) % c (cal/g ºC) e %e 5