Lab._5_Calor Especifico Solido

FÍSICA TÉRMICA Y ONDULATORIA
Práctica de Laboratorio No. 5
CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO
OBJETIVOS: 1) Verificar experimentalmente la validez de la ecuación Q = m c ∆T.
2) Verificar
experimentalmente
la
validez
de
la
ecuación
Qmezcla =Qsólido+Qcalorímetro+Qagua=0.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
1. Escriba la ecuación de balance de calor que permite determinar el calor
específico del sólido en este experimento.
2. Enumere al menos una suposición, respecto al montaje experimental, sobre
la que se sustenta esta ecuación.
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 dQ
c=
(1)
m dT
donde dQ 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 o
liberado por el cuerpo puede expresarse como:
Q = m c ∆T
(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).
1
TAPA
TERMÓMETRO
VASO DE
ALUMINIO
AIRE
MECHERO
SÓLIDO
AGUA
Figura 1
1. Habrá agua hirviendo en una olla encima de una estufa. En esa olla estarán varios sólidos
metálicos inmersos en el agua hirviendo, cuya temperatura será medida con un
termómetro adentro del agua.
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 de la estufa).
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.
4. Ahora, destape el calorímetro y acérquese con él a la estufa. Saque un sólido con las
pinzas metálicas que se proveeran para ello y sosténgalo por unos instantes, justo
encima de la superficie de agua hirviendo, para que el vapor lo seque. Introduzca el
sólido rápidamente dentro del calorímetro. Tape el calorímetro, aléjelo de la estufa 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.
5. Saque el bloque de metal del calorímetro, séquelo y péselo.
6. Consigne todos los datos en las tablas ANEXAS, con sus respectivas incertidumbres en
la columna correspondiente al sólido que usted haya escogido.
2
7. Con todos los valores medidos en el procedimiento anterior determine el calor específico
del metal usado en la práctica (sólo escoja uno de los sólidos dentro de la olla).
Compare el valor obtenido con el valor convencionalmente aceptado para este metal.
ANÁLISIS Y PREGUNTAS:
1. ¿ Cuáles son las caracteristicas de un calorimetro y para qué sirve?
2. ¿En qué se parece a un termo?
3. ¿ Qué 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 las suposiciones hechas en el punto
fundamento teórico.
CONCLUSIONES: Al menos una conclusión por cada objetivo propuesto. Si puede
concluir otros aspectos sobre la precisión y la exactitud de su experimento, mejor.
NOTAS: 1cal = 4,186J, c Fe = 470 J / kg o C , c Al = 910 J / kg o C , c H 2O = 4190 J / kg o C ,
cCu = 390 J / kg o C .
3
INTEGRANTES:
Apellidos
Nombres
MAGNITUD FÍSICA A MEDIR
Masa del vaso del calorímetro
Código
VARIABLE
Apellidos
Sólido 1 (Oscuro)
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
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 DEL CALOR
ESPECÍFICO DEL SÓLIDO
Valor aceptado del calor especifico
Porcentaje de error
cs (cal/g ºC)
∆c s (cal / g o C )
c (cal/g ºC)
% error
5