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LABORATORIO calor especificoPFR

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INTRODUCCION

En este laboratorio estudiaremos el calor especifico de fierro Y del aluminio utilizando el mtodo de mesclas remplazando en la ecuacin todos los datos menos el calor especifico y tambin determinaremos la capacitada calorfica del calormetro valindonos para esto del meto de mesclas luego precisaremos la temperatura de un curo incandescente e Sin hacer uso de un termmetro para determinar su temperatura sino que utilizaremos el principio de temperatura de equilibrio OBJETIVO GENERAL

Este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un slido a travs de un proceso

HYPERLINK "http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml" \l "PROCE" nico ya establecido arbitrariamente donde se llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes conceptos termodinmicos que previamente se deben tener para su correcta realizacin y un buen clculo de los calores especficos a determinar.

OBJETIVOS ESPECFICOS 1) Determinar el calor especfico de un cuerpo slido por el mtodo de las mezclas.

2) Determinar la temperatura de un cuerpo incandescente (al rojo vivo), cuyo calor especifico es conocido, usando el mtodo de las mezclas.

3) Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y realizar un anlisis grfico utilizando como herramienta el software Data Studio.

4) Utilizar el software Data Studio para verificacin de parmetros estadsticos respecto a la informacin registrada.

MATERIALES Computadora personal con programa Data Studio instalado

Interface USB Link

Sensor de temperatura

Balanza

Calormetro

Cuerpo metlicos problema

Rollo de cobre

Probeta graduada 1 Vaso precipitados 1 Pinza universal 2 Nuez doble 2 Bases (1)

Varillas (1)

Fuente de calor Agitador.

figura 1 materiales de segundo laboratorio1. INDICACIONES DE SEGURIDAD

Implementos de seguridad de uso obligatorio

Anlisis de Trabajo Seguro (ATS)NTAREASRIESGOS IDENTIFICADOSMEDIDAS DE CONTROL DEL RIESGO

Recepcin de materiales

Cuidado con la cida de objetos Asegurese que los materiales estn en buen estado

Inplementacion y ensamblaje del esquema mostrado Dao de algn material o alguna lecion fisica Precausion al manipular el calorimetro

Determinacin del calor especifico y la temperatura de los metales Fe Cu Al Superficie caliente Usar guantes con la cosina electricca

Utilizar data estudio ara verificacin parmetros Corrsion del cable que conesta la cocina al sensor de la computadoraCuiado con el sensor de temperatura de que marlo

Devolucin de materiales Cuidado con cada de objetos Esperar a que Enfrie la cocina elctrica para poder desamblar los equipos

Limpieza del rea de trabajoCida de objetos Usar mecanismos de limpieza

Advertencias ADVERTENCIA

Leer detalladamente el procedimiento y verificar la correcta parametrizacin.

Identificar la polaridad de los conectores utilizados para no provocar sobrecorriente o cortocircuitos.

Antes de energizar el sistema, el profesor del curso debe verificar las conexiones y dar su visto bueno.

Fundamento terico Calor especfico.

El calor especfico (c) de una sustancia, es la cantidad de calor (medido en caloras) requerido para que un gramo de dicha sustancia, eleve su temperatura en 1 C.

El calor ganado o perdido por un cuerpo es igual al producto de sus masas, su calor especfico y el cambio de temperatura.

Q = m c (Tf Ti) (1)

El mtodo ms comn usado en la determinacin de cambios de calor es el mtodo de las mezclas, basado en el principio de la conservacin de la energa, en el cual dos o ms sistemas que tienen temperaturas diferentes son puestos en contacto, de tal forma que intercambien calor hasta que todos ellos adquieren la misma temperatura (temperatura de equilibrio)

Como un resultado del intercambio, los cuerpos de ms alta temperatura cedern calor a los cuerpos de temperatura mas baja, de manera que la cantidad de calor perdido por algunos cuerpos2 es igual a la cantidad de calor ganado por los otros. Fig2 calor esecificoUn cuerpo de masa M, cuyo calor especifico c se desea determinar es calentado hasta alcanzar una temperatura T y luego introducido rpidamente a un calormetro de masa Mc, y cuyo calor especifico cc el cual contiene en su interior una masa de agua MA, todos estos a una temperatura inicial Ti. La mezcla alcanzara una temperatura intermedia de equilibrio TEq.

Aplicando el principio de conservacin de la energa tendremos que el calor perdido por el cuerpo debe ser igual al calor absorbido por el agua, el calormetro y el termmetro.

Esto es: M c (T TEq) = MA cA (TEq Ti) + MC cC (TEq Ti)

(2)

CUERPO AGUA CALORIMETRO

De donde:

(M AcA + M CcC )(TEq Ti )c =------------------------------------------- M(T TEq )Que nos determina el calor especfico c del cuerpo. Este es el fundamento del mtodo de las mezclas. Es necesario observar que este mtodo solo conduce a la determinacin del calor especfico promedio en un intervalo de temperaturas un poco amplio.

El calormetro que usaremos esta cubierto de una envoltura de material trmicamente aislante para minimizar tanto la perdida como la absorcin de calor, pero no elimina este factor completamente ya que es prcticamente imposible aislar cualquier sistema del medio que lo rodea y eliminar un intercambio de calor.

El equivalente en agua es un trmino frecuentemente en calorimetra. Es la masa de agua que requiere la misma cantidad de calor para aumentar su temperatura en un grado como el que se requiere para aumentar la temperatura del cuerpo en un grado. El equivalente del agua es el producto de la masa de un cuerpo y la capacidad trmica del material del cuerpo.

Fig. 3 calor especifico del agua

Por lo tanto su definiciones es una magnitud fsica que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinmico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor especfico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra (minscula).De forma anloga, se define la capacidad calorfica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra (mayscula).PROCEDIMIENTO

Experiencia del calor especifico de slidos.

Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocer el sensor de temperatura previamente insertado a la interfase USB Link.

Fig 4 programa data estudio men princialSeguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic sobre el icono CONFIGURACION y lo configuramos para que registre un periodo de muestreo de 10 Hz en C.

Fig 5 programa data estudio configurando sensorLuego presione el icono del SENSOR DE TEMPERATURA luego seleccione numrico y cambie a 2 cifras despus de la coma decimal, segn datos proporcionados por el fabricante el sensor mide en el rango de -35 C a 135 C con un paso de 0.01 C. Fig 6 programa data estudio configurando sensor 2Una vez calibrado el sensor arrastramos el icono Grfico sobre el icono sensor de temperatura y seleccionamos la grfica temperatura vs tiempo, luego hacemos el montaje de la figura 4.1.

Fig. 7 primer montaje Ponemos en la cocina elctrica 100g de agua y lo hacemos calentar a 60c (cuidado con sufiese caliente)

Fig 8 cocina calentando el reciienteDespus ponemos en el calormetro 100g de agua a temperatura ambiente (19.5 c)

Fig 9 calormetro con 1000g de agua

Tomamos la temperatura de equilibrio des sistema El resultado es : 38.1cEfectuamos los clculos respectivos para hallar el calor especifico del calorimetroClculos para determinar la capacidad calorfica del calorimetro

0 = MA cA (TEq Ti) + Mb cb (TEq Ti)- M c (T TEq) 0= 100*1*(38.1-19.5)+100(60.1-38.1)+C(38.1-19.9)

0=1820-2190+18.2C

18.2C=370

C=20.32 cal/c

Despus hallamos el calor especfico de los metales Fe y CuColocamos 150g de agua en el calormetro cuya tempera ambiente es 19.5c

Fig 10 calormetro con 150g de agua

Colocamos el metal Fe en el contenedor y lo acemos hervir junto con agua a 92.1 c Al momento de medir la masa de agua que introducir en el matraz cuide de no mojar la balanza.

Fig 11 calentando el recipienteDespus medimos la temperatura del calormetro con agua y el metal de Fe

Fig 12 escalando el agua con la el fierroRealizamos clculos para medir el calor especfico del Fe ayudados de nuestro fundamento terico0 = 150*1*(22.4-19.5)+59.98*Ce (22.4-92.1)+20.32(22.4-19.5)

0=435-418.606Ce+50.8

4180.606Ce=485.8

Ce=0.11620 cal/c

0 = 150*1*(22.7-20)+59.98*Ce (22.7-92.1)+20.32(22.7-20)

0=405-4150.12+54.8644150.12Ce=459.864Ce=0.110807 cal/c

Despus realizamos el mismo procedimiento para el Cu

Fig 13 calormetro con los

Bloque de aluminio y fierrRealizamos clculos para medir el calor especfico del Fe ayudados de nuestro fundamento terico dos veces Repita el proceso hasta completar 2 mediciones, con 2 cuerpos metlicos diferentes y llene las tablas 4.1 y 4.2.

0 = 150*1*(24.7-19.4)+59.99*Ce (24.7-92.1)+20.32(24.7-19.4)

0=795-4042.652Ce+107.696

4042.656Ce=903.696

Ce=0.22354 cal/c

0 = 150*1*(25.5-20.4)+59.99*Ce (25.5-92.1)+20.32(25.5-20.4)

0=765-3995.334Ce+103.632399.344Ce=868.6332Ce=0.217441 cal/c

Datos tericos tiles

cAl = 0.2250 cal/gr C Aluminio cCu = 0.0931 cal/gr C Cobre

cFe = 0.1146 cal/gr C Hierro cPb = 0.0320 cal/gr C Plomo

cCb = 0.0577 cal/gr C Estao cZn = 0.0925 cal/gr C Zinc

cACE = 0,106 cal/gr C Acero

TABLA 1Clase de metal usado Hierro, Fe Calor especifico terico

(Cal/gC) 0.1146 cal/gr C

Medicin 1 2

Masa del calormetro MC 356.7 g357.7g

Masa del cuerpo metlico

M 59.98g59.98g

Masa de agua

150g150g

Temperatura inicial del sistema Ti 19.5c

20c

Temperatura inicial del cuerpo caliente T 92.192.1

Temperatura de

equilibrio TEq 22.422.7

Calor especifico experimental 0.1162 cal/gr C0. 217441 cal/gr C

Error porcentual

1.393.30

TABLA 2Clase de metal usado Aluminio, AlCalor especifico terico

(Cal/gC) 0.2250 cal/gr C

Medicin 1 2

Masa del calormetro MC 356.7 g357.7g

Masa del cuerpo metlico

M 59.99g59.998g

Masa de agua

150g150g

Temperatura inicial del sistema Ti 19.4

20.4c

Temperatura inicial del cuerpo caliente T 92.192.1

Temperatura de

equilibrio TEq 24.7 C25.5 C

Calor especifico experimental 0.22354 cal/c0.1104 cal/gr C

Error porcentual

0.663.37

4.2 Experiencia de la determinacin de la temperatura de un cuerpo incandescente. Inicie la toma de datos introduciendo los 100 ml de agua en el calormetro y oprimiendo el botn inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio. Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la temperatura inicial Ti del sistema calormetro, agitador y agua.

Fog 14 calormetro con el codo de cobre

Caliente el rollo de cobre directamente con tu mechero sujetndolo con la pinza, hasta que se ponga incandescente. En esta forma la temperatura T del rollo de cobre incandescente ser la misma que la de la fuente de calor.

Oprima el botn inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio.

Rpida y cuidadosamente introduce el rollo de cobre incandescente dentro del calormetro. Agita el agua en el calormetro.

Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la temperatura ms alta registrada. Esta ser la temperatura de equilibrio TEq.

Complete la tabla 4.3. Borre las mediciones incorrectas, no almacene datos innecesarios.

TABLA 3Clase de metal usado Cobre, Cu Calor especifico terico Cu

(Cal/gC) 0.0931 cal/gr C

Masa del calormetro

MC 356.7 g

Masa del rollo de cobre M 10.5g

Masa de agua

100g

Temperatura inicial del sistema Ti 20.5 C

Temperatura inicial del cuerpo incandescente T 854.35 C

Temperatura de equilibrio TEq 27.1 C

. CUESTIONARIO

Sobre la Experiencia del calor especifico de slidos.

Podras determinar el calor especfico de las muestras usadas en este experimento enfriando el metal a la temperatura del hielo en vez de calentarlo como se hizo en la experiencia? Explica.

Si podra por que la temperatura es un dato relativo que nos ayuda a medir el calor especifico. Lo nico que ocurrir es que en ambas lados de la ecuacin abran menores calores claro que siempre y cuando el agua no se vuelva hielo porque si no utilizara ms calor al generar se un cambio de estado Podras determinar el calor especfico de una sustancia desconocida sin necesidad de hacer uso de una sustancia de referencia como el agua? Explica.

S, siempre y cuando sabiendo su masa, su diferencia de temperatura y la energa inerte que posee un cuerpo (calor). Si se duplicara el espacio entre las paredes de los recipientes del calormetro Variara el intercambio de calor?, explique su respuesta.

Si porque el espacio del calormetro seria el doble de lo que era y habra menos transferencia de calor del exterior para que pueda entrar calor o tambin pudiera salir al menos se puede decir que a mayor espacio de las paredes del calormetro el sistema se vuelve ms hermtico

Qu viene a ser la energa calorfica absorbida por una sustancia cuando la temperatura es incrementada? El aumento de la energa interna y la disminucin de la entropa, ya que al aumentar la temperatura de un sistema, aumentan su energa interna reflejada en el aumento del calor del sistema completo o de la sustancia. Sobre la Experiencia de la determinacin de la temperatura de un cuerpo incandescente

Cunto es el equivalente en agua del calormetro? El equivalente en agua del calormetro es: C = 20 cal/g C Qu evidencia dan los resultados de esta experiencia para justificar que el agua tiene un calor especfico ms alto que el material considerado? La evidencia son los resultados obtenidos del calor especifico en las tablas 1, 2, 3 ; donde se demuestran que sus calores son menores a uno, por lo tanto el agua cuyo calor especifico es uno es el ms alto. Qu porcentaje de error has introducido al despreciar el equivalente en agua del termmetro? Demuestra tu respuesta. Error porcentual del hierro es de 1.39 % Error porcentual del aluminio es de 0.66 % Estos resultados se encontraron en 2 muestras de cada material y se pusieron el error porcentual ms bajo que se encontr en cada material. Cmo podras medir la temperatura de una estrella? Se podra medir mediante las radiaciones que emiten. Segn una ley descubierta por W. Wien en el siglo XIX, la longitud de onda del mximo de intensidad es inversamente proporcional a la temperatura absoluta de la fuente. En rigor, la ley de Wien slo es vlidad para la radiacin emitida por un cuerpo ideal denominado cuerpo negro, que absorbe toda la radiacin que recibe y que sirve a los fsicos como referencia. Entonces se podra decir que an no hay forma exacta de medir la temperatura a una estrella.OBSERVACIONES El agua tiene un calor especifico muy alto Ce agua= 1cal/gC, entonces es muy estable trmicamente, es decir conserva mucho la temperatura. Significa que tiene una gran capacidad de absorber energa en forma de calor, y sin apenas variar su temperatura.

Por eso se utiliza mucho en radiadores y calefaccin.

El calor especfico del aire, en cambio, es mucho ms alto ce aire= 0,238 cal/gC, por lo tanto el aire se calienta rpidamente al aplicarle la llama de la vela, a diferencia del agua, y permite que el globo alcance temperatura suficiente y pueda explotar.

Donde Q=calor, m=masa, Ce= calor especifico y Tf-Ti son las temperaturas iniciales y finales.CONCLUSIONES Diferentes sustancias requieren diferentes cantidades de calor para producir un cambio dado en su temperatura. Por ejemplo, para incrementar la temperatura de 1kg de agua en una cantidad T de temperatura se requiere alrededor de 10 veces ms calor que para incrementar en esta misma cantidad T la temperatura de 1kg de cobre. Este comportamiento de los materiales es caracterizado cuantitativamente por el calor especfico, que es la cantidad de calor necesaria para incrementar la temperatura de 1gr de sustancia en 1C. As, el agua tiene un calor especfico de mayor valor que el cobre. fig 15 calor especificoEl calor especfico de un material es caracterstico para cada sustancia y depende de su estructura interna. Como puede ser visto de la definicin, el calor especfico de una sustancia dada puede ser determinado mediante la entrega de una cantidad de calor conocida a una cantidad de masa determinada de la sustancia y con un apropiado registro del cambio en su temperatura. El propsito de este experimento es determinar el calor especfico de un material en particular mediante los mtodos de calorimetra.

BIBLIOGRAFIA (segn formato de la APA)

Introduccion. (s.f.). Recuperado el 7 de Abril de 2012, de http://www.monografias.com/trabajos35/calor-especifico/calor-especifico.shtml Tecsup. (201 - I). Gua del laboratorio de Fsica I .

Observaciones http://pinomansodiver.blogspot.com/Sensor de

temperatura

Varilla

Nuez doble

Base

Cuerpo