Calor especifico de un sólido

1. Resumen
2. Introducción y
   objetivos
3. Materiales
5. Datos y
   Resultados
6. Análisis y
   Discusión de resultados
7. Conclusiones
8. Bibliografía

Resumen

La práctica de laboratorio
consistió básicamente en tomar varios objetos
metálicos introducidos en agua con alta
temperatura y
someterlos a un contacto térmico con agua en temperatura
ambiente y
esperar a que alcanzaran una temperatura de equilibrio y
mediante algunos cálculos poder obtener
el calor
especifico de estos cuerpos.

Introducción y
objetivos

Este informe de
laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un
sólido a través de un proceso
único ya establecido arbitrariamente donde se llevan a
cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes
conceptos termodinámicos que previamente se deben tener
para su correcta realización y un buen calculo de los
calores específicos a determinar.

Dentro de los objetivos que
pretendemos alcanzar en esta practica de laboratorio están
los siguientes:

• Aplicar la Ley de
  equilibrio Térmico a sistemas
  termodinámicos
• Aplicar la conservación de la energía
  en sistemas con transferencia de calor
• Reconocer el calor como una forma de
  energía
• Calcular el calor Especifico para varios
  sólidos
• Afianzaremos los conceptos de calor, temperatura,
  calor especifico, capacidad calorífica

Materiales

Mechero

Beaker

Calorímetro

Termómetro de alcohol con
precisión de 1 ºC

Sólidos de metálicos

Pesa de laboratorio con precisión ± 0.01

4.
Procedimiento

Se encontró un recipiente (olla) con agua
más o menos hasta la mitad, dentro del recipiente
había unos objetos de metal algunos cilíndricos y
otros en bloques, atados con una cuerda. El recipiente estaba
sobre una boquilla y se encontraba hirviendo el agua a una
temperatura aproximada de 93.5 °C.

Sacamos del calorímetro el vaso de aluminio y lo
pesamos. Después, agregamos agua suficiente como para
cubrir el bloque de metal en el recipiente de aluminio y pesamos
el conjunto vaso-agua. Colocamos el vaso dentro del
calorímetro. Es importante mantener el vaso de aluminio
alejado del mechero donde se hierve el agua, para que la
temperatura del agua no se vea afectada. Medimos entonces la
temperatura del agua en el calorímetro, es decir, la del
conjunto vaso-agua.

Levantamos el sólido de la cuerda, que esta en el
recipiente con agua hirviendo, y lo sostuvimos por unos
instantes, justo encima de la superficie de agua hirviendo, para
que el vapor lo seque. Introducimos el sólido
rápidamente dentro del calorímetro. Tapamos el
calorímetro e introducimos el termómetro para medir el cambio de
temperatura, desde la inicial hasta un punto de
equilibrio térmico. Observamos cual fue la temperatura
máxima registrada por el termómetro y la anotamos
en la tabla.

Repetimos todo el procedimiento
anterior hasta completar 3 sólidos.

5. Datos y
Resultados

SÓLIDO No 1: ( Cilindro de hierro
)

Masa del Agua:

MH2O = (285.74 gr – 65.54 gr)

MH2O = 220.2 gr

Calor Ganado por el Agua:

Q = (220.2 gr) (1 cal/ gr °C) ( 2.5
°C)

Q = 550.5 cal

Calor Ganado por el
Calorímetro:

Q = (65.54 gr (0.214 cal/ gr °C)
(2.5°C

Q = 35.1 cal

Calor Perdido por el Sólido:

Q = (99.96 gr) (cbloque (-66°C)

Q = -6597.36 gr °C (cbloque)

Q = – 585.6 cal

Calor específico del
Sólido:

Cbloque 0.089 cal/ gr °C

Error

E = 0,089 cal/ gr °C – 0,107 cal/ gr
°C

E = 0,018 cal/ gr °C

Porcentaje de Error

% de Error = 17 %

SÓLIDO No 2 : ( Cilindro de Cobre
)

Masa del Agua:

MH2O = ( 201.4 gr – 65.54 gr )

MH2O = 135.86 gr

Calor Ganado por el Agua:

Q = ( 135.86 gr ) ( 1 cal/ gr °C ) ( 5 °C
)

Q = 679.3 cal

Calor Ganado por el
Calorímetro:

Q = ( 65.54 gr ) ( 0.214 cal/ gr °C ) (5 °C
)

Q = 70.1 cal

Calor Perdido por el Sólido:

Q = ( 112.42 gr ) (cbloque ) (- 61.9°C )

Q = – 6911.4 gr °C ( cbloque )

Q = – 749.4 cal

Calor específico del Sólido
:

Cbloque = 0.099 cal/ gr °C

Error

E = 0.099 cal/ gr °C – 0.092 cal/ gr
°C

E = 0.007 cal/ gr °C

Porcentaje de Error

% de Error = 7.6 %

SÓLIDO No 3 : ( Cilindro de aluminio
)

Masa del Agua:

MH2O = ( 252.7 gr – 65.54 gr )

MH2O = 187.16 gr

Calor Ganado por el Agua:

Q = ( 187.16 gr ) ( 1 cal/ gr °C ) ( 4.4 °C
)

Q = 823.5 cal

Calor Ganado por el
Calorímetro:

Q = ( 65.54 gr ) ( 0.214 cal/ gr °C ) (4.4°C
)

Q = 61.7 cal

Calor Perdido por el Sólido:

Q = ( 66.44 gr ) (cbloque ) ( -63.1°C )

Q = – 4192.36 gr °C ( cbloque )

Q = – 885.2 cal

Calor específico del Sólido
:

Cbloque = 0.211 cal/ gr °C

Error

E = 0.211 cal/ gr °C – 0.214 cal/ gr
°C

E = 0.003 cal/ gr °C

Porcentaje de Error

%de Error 1.4 %

Causas de Error:

Pérdida de calor por parte de los sólidos
al sacarlos del agua caliente y ponerlos en contacto con el
medio ambiente
antes de introducirlos al calorímetro.

El calorímetro no se encontraba totalmente
aislado del medio ambiente.

Falta de precisión al tomar el registro de los
pesos de los sólidos, el calorímetro y el
agua.

7. Análisis y Discusión de
resultados

El procedimiento experimental llevado a cabo tuvo como
objetivo
principal calcular la fuerza de
empuje que ejercen los líquidos sobre los cuerpos
sólidos sumergidos. Esta fuerza se puede explicar debido a
que la presión en
un fluido aumenta con la profundidad, es decir que es mayor la
presión hacia arriba que un objeto experimenta sobre la
superficie inferior que la presión hacia abajo que
experimenta sobre la superficie superior, por consiguiente la
fuerza resultante, conocida como fuerza de empuje o fuerza
boyante se dirige hacia arriba .

El montaje utilizado permitió medir la cantidad
de líquido que un cuerpo sólido desplaza al ser
sumergido completamente en un fluido, de esta forma comprobamos
que el volumen
desalojado es equivalente al volumen medido a partir de la
geometría de cada uno de los objetos. Lo
anterior se debe a que al sumergir totalmente el sólido en
el fluido éste pasa a ocupar el mismo espacio de la masa
de agua que desaloja para que el conjunto permanezca en
equilibrio, es decir para que el líquido no caiga ni se
eleva en el recipiente que lo contiene.

Por otra parte se pudo ratificar que todos los cuerpos
al estar inmersos en un fluido experimentan una fuerza de empuje,
al comparar los pesos de tres sólidos sumergidos en dos
clases de fluidos: aire y agua. La
fuerza de empuje que ejerce el aire es aproximadamente mil veces
menor que la fuerza de empuje que ejerce el agua, debido a las
diferencias en las densidades de los dos fluidos; por esta
razón es posible levantar con mayor facilidad un cuerpo
sumergido en el agua que uno sumergido en el aire debido a que la
fuerza de empuje actúa como una fuerza adicional a la
fuerza ejercida por la persona hacia
arriba.

Finalmente el montaje nos permitió calcular las
densidades de los sólidos por medio de dos métodos
diferentes: el geométrico y el de Arquímedes, y confirmar la veracidad de
nuestros resultados gracias a la densidad
convencional de cada uno de los materiales de
los objetos utilizados en la práctica.

Conclusiones

Se comprobó el principio de la
conservación de la energía, el cual establece que
la energía total inicial de un sistema es igual
a la energía final total del mismo sistema.

El calor es energía que es transferida de un
sistema a otro, debido a que se encuentran a diferentes niveles
de temperatura. Por esta razón, al poner los dos cuerpos
en contacto, el que se encuentra a mayor temperatura transfiere
calor al otro hasta que se logra el equilibrio
térmico.

Distintas sustancias tienen diferentes capacidades para
almacenar energía interna al igual que para absorber
energía ya que una parte de la energía hace
aumentar la rapidez de traslación de las moléculas
y este tipo de movimiento es
el responsable del aumento en la temperatura.

Cuando la temperatura del sistema aumenta Q y ∆T
se consideran positivas, lo que corresponde a que la
energía térmica fluye hacia el sistema, cuando la
temperatura disminuye, Q y ∆T son negativas y la
energía térmica fluye hacia fuera del
sistema.

El equilibrio térmico se establece entre
sustancias en contacto térmico por la transferencia de
energía, en este caso calor; para calcular la temperatura
de equilibrio es necesario recurrir a la conservación de energía ya que al no
efectuarse trabajo
mecánico la energía térmica total del
sistema se mantiene.

Bibliografía

SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta
Edición. Editorial McGraw-Hill,
1996.

LEA Y BURQUE, " physics: The Nature of Things", Brooks/
Cole 1997.

Practica de laboratorio # 2. Realizada por Luis A
Rodríguez

Física. Elementos de Física. Sexta
edición. Edelvives. Editorial Luis Vives S.A. Barcelona
(España); 1933

Presentado por:

Angela María Arbelaez

Carolina Ospina

Wady Miguel Martinez

Alfredo Barajas Martin

Presentado al Profesor:
Alberto Benavides

Presentación del laboratorio:
05-03-2003

Lugar donde se realizo practica: Laboratorio de Química de la
Pontificia Universidad
Javeriana seccional Cali 26-02-2003