INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA II

INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C.
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA II
QUINTO DE BACHILLERATO
CICLO ESCOLAR 2014-2015
PRÁCTICA #4: Transferencia de calor y calor específico
OBJETIVOS:
 Observar la transferencia de calor por conducción en algunos materiales sólidos.
 Verificar los diferentes cambios que tiene cada sustancia.
 Apreciar los cambios de fase que se presentan en la materia, debido al cambio de temperatura y condiciones que se
pueden presentar.
CONTEXTO:
La transferencia de calor entre los cuerpos se puede realizar mediante tres procesos diferentes.
 Conducción: Se puede definir como las continuas colisiones (movimiento) entre las moléculas y átomos del mismo cuerpo.
 Convección: Es el movimiento en forma circular donde las masas calientes de aire o agua tienden a subir y las frías tienden a
bajar.
 Radiación: Se define como la transmisión de calor por medio de ondas electromagnéticas.
Existen diferencias en la rapidez con la que se transmite el calor por conducción en los sólidos, los metales son los mejores
conductores del calor, por ejemplo: la plata, cobre, aluminio. Aquellos materiales que no conducen fácilmente el calor se les llama
aislantes como por ejemplo: madera, paja, corcho.
Las sustancias tienen un calor específico, el cual sufre alteraciones cuando se combinan sustancias.
Esta se define como la cantidad de calor que se requiere para elevar en un grado la temperatura de un gramo de una sustancia. Con
esto podemos determinar que en una mezcla que contiene agua con azúcar, el calor específico es diferente que el del agua o el del
azúcar por separado. En esta práctica verás cómo puede determinarse el calor específico de una mezcla.
Cuando se calienta un cuerpo, la elevación de temperatura que sufre es consecuencia de la cantidad de energía calorífica que recibe
y de la naturaleza del cuerpo. Así, por ejemplo, si se colocan bajo la acción de una misma fuente calorífica, un gramo de agua, se
tendrá que al cabo de cierto tiempo, el agua apenas se habrá calentado ligeramente, mientras que el metal habrá adquirido una
temperatura considerable. Este comportamiento en una y otra sustancia se considera como el calor específico de la sustancia, en
consecuencia decimos que: el calor específico de una sustancia es la cantidad de calor que se aplica a un gramo de la misma para
que aumente 1oC su temperatura. El calor específico del agua es 1 cal/g.
MATERIAL
 1 regla o flexómetro *
 1 barra de plastilina (dura y bien fría) *
 1 cuchillo *
 1 plumón para marcar madera, vidrio y metal *
 1 Trapo de cocina para limpiar *
 Frijoles (100 g)*
 3 Cronómetros (el del celular sirve)*
 4 pinzas de mecánico (pinzas que te permitan sujetar las
varillas) (una por cada alumno)*
 4 platos desechables grandes *
 1 franela *
 Diruex o cinta adhesiva *
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Cerillos o encendedor *
1 Balanza
1 Mechero de Bunsen
2 Termómetros
1 calorímetro
4 pinzas para sujetar varillas
1 vaso precipitados de 200 ml o 1 probeta de 200 ml
1 varilla de fierro de 15 cm o pieza metálica
1 varilla de aluminio de 15 cm
4 Varillas: vidrio, madera, plástico y metal de 30 cm c/u.
Agua corriente
ING. MARGARITA ZAGO M.
Prac Lab FBII #4Transferencia Calor y Calor Específico.doc
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PROCEDIMIENTO
Parte 1: Conducción, transferencia de calor.
1. En cada una de las varillas (metal, plástico, vidrio, madera) pega 4 frijoles con plastilina, con una separación de 3 cm de
distancia entre sí, deja libre el extremo superior con una separación de 3 cm y el extremo inferior con una separación de 15
cm
2. Prende el mechero.
3. Coloca un plato desechable debajo de la posición en la que calentarás la varilla, para que todo el escurrimiento de la
plastilina al calentarse sea recogido en dichos platos.
4. Sujeta con las pinzas cada una de las varillas por su extremo más cercano a los frijoles y el otro extremo ponlo en contacto
directo con la flama del mechero. Las varillas deben quedar en posición horizontal.
5. Observa y anota el tiempo en el que van cayendo los frijoles de las diferentes varillas.
Frijol Número
Varilla de Metal
Varilla de Plástico
Tiempo (min)
Varilla de Vidrio
Varilla de Madera
Frijol #1 (3 cm)
Frijol #2 (6 cm)
Frijol #3 (9 cm)
Frijol #4 (12 cm)
Parte 2: Calor especifico de un metal
1.
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3.
4.
5.
6.
Obtén la masa del calorímetro que te fue proporcionado y cubre sus paredes laterales con una franela.
Obtén la masa de 200 ml de agua. Registra dichos datos en la tabla que aparece a continuación.
En el calorímetro coloca los 200 ml de agua, a la cual se le determina su temperatura (Ti).
Introduce en el agua del calorímetro las piezas de metal que han sido previamente enfriadas en el congelador, tapa
inmediatamente y agita hasta que la temperatura se establezca (T f).
Después de registrar la temperatura final que alcanzó el sistema, saca las piezas de metal y obtén su masa.
Con todos los datos obtenidos en tu tabla, determina el calor específico del metal, sabiendo que el calor específico del agua
es de 4,186 J/kg oC y que el calor específico del aluminio es 900 J/kg oC
Para hacer el cálculo correspondiente recuerda que el calor que pierde una parte del sistema es ganado por otra parte del
mismo, es decir:
Qg = Qp
Calor ganado por la pieza de metal = Calor perdido por el agua
mcΔT = mcΔT + mcΔT
(masa de la pieza de metal) (calor específico del metal) (cambio de temperatura) = (masa del agua) (calor específico del
agua) (cambio de temperatura) + (masa del calorímetro) (calor específico del aluminio) (cambio de temperatura).
NOTA: Recuerda que en esta fórmula, el cambio de temperatura siempre debe quedar positivo.
7.
Repite el procedimiento con la varilla de aluminio y anota tus resultados.
NOTA: En caso de no tener disponibilidad del refrigerador, se calentarán las piezas directamente con el mechero y se anotará la
temperatura alcanzada.
ING. MARGARITA ZAGO M.
Prac Lab FBII #4Transferencia Calor y Calor Específico.doc
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Datos a obtener
Temperatura inicial del metal (Tim)
Temperatura inicial del agua + calorímetro
(Tic)
Masa del Metal (mm)
Masa del Calorímetro (mc)
Masa del Agua (ma)
Temperatura final (Tf)
Calor específico (c)
Pieza Metálica
Pieza de Aluminio
Conclusión:
Cuestionario:
1. Si un objeto caliente entra en contacto con otro más frío, ¿la temperatura fluye entre ellos? ¿Los cambios de temperatura
de los dos objetos son iguales?
2. Si dos objetos con diferente temperatura se ponen en contacto, ¿crees que el calor fluirá naturalmente del cuerpo con
mayor energía térmica al cuerpo con la menor energía térmica? ¿Es posible para el calor fluir, aun cuando las energías
cinéticas de ambos objetos es la misma? Explica.
3. En las zonas cálidas donde las plantas tropicales crecen pero la donde la temperatura también puede descender hasta
congelación algunas veces durante el invierno, el daño de las plantas sensibles a las heladas puede reducirse si se riegan
durante la tarde. Explica.
4. El calor específico del agua (1 Cal/g) es algo grande. Explica por qué este fenómeno hace que el agua sea una sustancia muy
útil en los sistemas de calentamiento (radiadores).
5. ¿Por qué el agua de una hielera permanece fría si el recubrimiento de la misma se mantiene húmedo?
6. Explica por qué las quemaduras de piel provocadas con vapor son mucho más severas que las quemaduras causadas por
agua a 100 oC
7. Explica, usando los conceptos de calor latente y de energía interna, por qué el agua se enfría (su temperatura disminuye)
cuando esta se evapora
8. ¿Las papas se cuecen más rápido si el agua hierve más rápido?
9. ¿Enfriara el aire un ventilador ordinario? ¿Por qué? Si no lo enfría entonces ¿por qué lo usamos?
10. La temperatura en capas muy altas de la atmósfera puede ser hasta de 700 oC, y sin embargo, un animal ahí, se congelaría
hasta morir en lugar de rostizarse. Explica.
11. ¿Por qué la arena húmeda de la playa es más fría que la arena seca?
12. La gente vagabunda sabe que dormir bajo una almohada de periodo es un buen método para mantenerse calientes. ¿Por
qué es el periódico tan efectivo?
13. ¿Qué enfriara más rápido una taza de café: añadir leche inmediatamente después de servir el café o esperar algunos
minutos hasta que el café pueda tomarse?
14. Una pieza de madera colocada sobre el sol (si esto pudiera ser posible) absorbe más calor que una pieza de metal. Sin
embargo, la pieza de madera se siente menos caliente que la pieza de metal cuando la recoges. Explica.
15. Las pérdidas de calor a través de las ventanas ocurren por los siguientes procesos: 1) ventilación a través de las orillas, 2) a
través del marco, particularmente si este es de metal, 3) a través de los paneles de vidrio y 4) por radiación. ¿Para las 3
primeras cuales son los mecanismos que se están llevando a cabo: conducción, convección o radiación? Las cortinas
pesadas ¿qué tipo perdida de calor reduce? Explica a detalle.
Bibliografía
ING. MARGARITA ZAGO M.
Prac Lab FBII #4Transferencia Calor y Calor Específico.doc
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