INFORME-N10FISICA unmsm

8/18/2019 INFORME-N10FISICA unmsm

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Laboratorio de Física General Práctica Nro. 10–Calores Específcos

“INFORME DE LABORATORIO 10

- CALORES ESPECÍFICOS”

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NIVERSIDAD NACIONAL

MAYOR DE SAN MARCOS

FAC LTAD DE CIENCIAS

FÍSICAS


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CALORES ESPECIFICOS

I. OBJETIVOS

Determinar el calor específco de objetos slidos! mediante el m"todo de

las me#clas.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

• 1 E$%ipo de calentamiento

• 1 &oporte %ni'ersal

• 1 Calorímetro de me#clas

• 1 Probeta (rad%ada

• 1 )alan#a

• 1 *arilla metálica

• 1 +ermmetro

• *aso de precipitado

• ,%estras metálicas

• -(%a


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III.FUNDAMENTO TEORICO

La cantidad de calor / disipado o absorbido por c%erpos de la misma s%stancia

es directamente proporcional a la 'ariacin de la temperat%ra +! + 2.

'

'

T Q

T Q

∆=

∆

12

+ambi"n! el calor cedido o absorbido por c%erpos distintos! pero de la misma

s%stancia! son directamente proporcionales a la masa m!

'

'

m

Q

m

Q=

2

El calor específco c2 de %n c%erpo se defne como3

dT

dQ

m

c 1=

42

Donde d/ es el elemento de la cantidad de calor $%e intercambian los c%erpos

con el medio $%e lo rodea! mientras $%e d+ es el elemento de 'ariacin de

temperat%ra $%e e5perimenta los c%erpos.

La cantidad de calor trans6erida7absorbida por el c%erpo depende de las

condiciones en $%e se ejec%ta el proceso. En la presente e5periencia se%tili#ará el m"todo de me#clas 8 el proceso de medida se reali#ará a presin

constante.

4


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Método de Mezcla

C%ando el inter'alo de temperat%ra no sea m%8 amplio se %tili#a el m"todo de

me#clas! el c%al cond%ce a la determinacin del calor específco medio9 a$%í se

:ace %so del balance de ener(ía.

&ea %na porcin de a(%a de masaa

m

en %n calorímetro de masacal m

! ambos

a la temperat%raaT

8 otro c%erpo de masaC m

a otra temperat%raaC

T T >

.

Llamemos ca al calor específco del a(%a!cal c

calor específco del calorímetro 8

C c

al calor especifco del c%erpo.

Desp%"s de %n tiempo pr%dencial de :aberse me#clado el a(%a con el c%erpo

el sistema ad$%irirá %na temperat%ra de e$%ilibrioeT

. &e enc%entra la

ec%acin!

( ) )()( aeaaaecal cal eC C C T T cmT T cmT T cm −+−=−;2

Conociendo el calor específco del a(%a 8 del calorímetro! el calor específco del

c%erpo $%eda a%tomáticamente determinado.

IV.PROCEDIMIENTO

MONTAJE DETERMINACI!N DEL EQUIVALENTE EN A"UA DELCALOR#METRO

;


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1. ,onte el e$%ipo como m%estra el dise. Deje :er'ir la m%estra de ? a 10 min%tos.

=

Magua 1=0 (

T a @C

mcal A?.?

T cal=a @C

Ccal 0.11 cal7(


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?. Betire la m%estra del a(%a caliente e introd#cala rápidamente en el

calorímetro. +ápelo inmediatamente. -note la temperat%ra en el momento $%e

lle(%e al e$%ilibrioeT

.

. Bealice la misma operacin con m%estras de s%stancias di6erentes. Colo$%een el 'aso con a(%a en :er'or %na m%estra cada 'e#.

A. Complete la +abla 8 determine el calor específco de las m%estras. No

ol'ide acompa


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El tipo de calorímetro de %so más e5tendido consiste

en %n en'ase cerrado 8 per6ectamente aislado con

a(%a! %n dispositi'o para a(itar 8 %n termmetro. &e

coloca %na 6%ente de calor en el calorímetro! se a(ita el

a(%a :asta lo(rar el e$%ilibrio! 8 el a%mento de

temperat%ra se compr%eba con el termmetro. &i seconoce la capacidad calorífca del calorímetro $%e

tambi"n p%ede medirse %tili#ando %na 6%ente corriente

de calor2! la cantidad de ener(ía liberada p%ede

calc%larse 6ácilmente. C%ando la 6%ente de calor es %n

objeto caliente de temperat%ra conocida! el calor

específco 8 el calor latente p%eden ir midi"ndose

se(n se 'a en6riando el objeto. El calor latente! $%e no

está relacionado con %n cambio de temperat%ra! es la

ener(ía t"rmica desprendida o absorbida por %na s%stancia al cambiar de %n

estado a otro! como en el caso de lí$%ido a slido o 'ice'ersa.

&. I6:e)t;a? e6 el 8e*cado ? c(@le))o6 lo) ()o) de cada (6o de ello).

Calo*78et*o Ad;a$@t;co Los calorímetros adiabáticos! se constr%8en de tal6orma $%e no permiten intercambio de calor entre la celda 8 los alrededores!

por lo tanto se emplean materiales aislantes para mantener aislado el sistema

8 relacionar el calor (enerado con la di6erencia de temperat%ra $%e prod%ce.

Calo*78et*o I)o=e*;$l;co n calorímetro isoperiblico mantiene constantela temperat%ra delos alrededores mediante el %so de %n termostato! mientras

$%e la temperat%ra del sistema de medida p%ede 'ariar con el tiempo. E5iste%na resistencia t"rmica B! de ma(nit%d defnida entre los alrededores 8 la celda

donde se reali#a la medida! de tal 6orma $%e el intercambio de calor depende

de la di6erencia de temperat%ra entre estos + es i(%al a la temperat%ra de los

alrededores 8 + i(%al a la temperat%ra de la celda 8 sistema de medida29 como

+ es constante entonces el %jo de calor es %na 6%ncin de +. &i la (eneracin

de calor dentro de la celda se termina! la temperat%ra C + se apro5ima a la

temperat%ra de los alrededores +.

Calo*78et*o) ;)oté*8;co) tra 6orma de reali#ar la medida de la ener(íain'ol%crada en %n proceso! es mediante el %so de %n m"todo op%esto a los dos

anteriores! aislamiento total en el caso adiabático o permitir 6%(as t"rmicas

pe$%e


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VI. TAREA

%. De6a el calo* e)=ec;co de (6 8ate*;al 5C(@l e) la d;e*e6c;a deca=ac;dad9

Calo* e)=ec7coEl calor específco es %na propiedad intensi'a! no depende de la materia! 8 es%n 'alor fjo para cada s%stancia. -sí! el a(%a tiene %n 'alor fjo de calorespecífco! el c%al debemos entenderlo como la cantidad de calor $%e p%edeabsorber %na s%stancia3 c%anto ma8or sea el calor específco! ma8or cantidadde calor podrá absorber esa s%stancia sin calentarse si(nifcati'amente! para$%e a%mente s% temperat%ra.Ca=ac;dad calo*7ca La capacidad calorífca o capacidad t"rmica C de %n c%erpo es el cociente entrela cantidad de ener(ía calorífca trans6erida a %n c%erpo o sistema en %nproceso c%al$%iera 8 el cambio de temperat%ra $%e e5perimenta. H En%na 6orma más ri(%rosa! es la ener(ía necesaria para a%mentar la temperat%rade %na determinada s%stancia en 1@C. Indica la ma8or o menor difc%ltad $%epresenta dic:o c%erpo para e5perimentar cambios de temperat%ra bajo els%ministro de calor. P%ede interpretarse como %na medida de inercia t"rmica.Es %na propiedad e5tensi'a! 8a $%e s% ma(nit%d depende! no solo de las%stancia! sino tambi"n de la cantidad de materia del c%erpo o sistema.

DIFERENCIAS La capacidad calorífca capacidad t"rmica2 no debe sercon6%ndida con calor específco! el c%al es la propiedad intensi'a $%e se referea la capacidad de %n c%erpo Jpara almacenar calorK! 8 es el cociente entre lacapacidad calorífca 8 la masa del objeto. El calor específco es %na propiedadcaracterística de las s%stancias 8 depende de las mismas 'ariables $%e lacapacidad calorífca.

&. 5Q(é e) (6 *ec;=;e6te té*8;ca8e6te a;)lado9 De)c*;$;*lo ? e=l;ca*c8o (6c;o6a


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Es a$%el recipiente en el $%e se e5cl%8e la trans6erencia de calor no %8e:acia adentro ni :acia a6%era del sistema2! pero si es posible $%e %n trabajosea reali#ado por sobre el recipiente aislado t"rmicamente.

-. 5Q(é e) (6 calo*78et*o9

El calorímetro es %n instr%mento $%e sir'e para medir las cantidades de calors%ministradas o recibidas por los c%erpos. Es decir! sir'e para determinar elcalor específco de %n c%erpo! así como para medir las cantidades de calor $%eliberan o absorben los c%erpos. Los calorímetros s%elen incl%ir s% e$%i'alente!para 6acilitar cálc%los. El e$%i'alente en a(%a del calorímetro es la masa dea(%a $%e se comportaría i(%al $%e el calorímetro 8 $%e perdería i(%al calor enlas mismas circ%nstancias. De esta 6orma! solo :a8 $%e s%mar al a(%a lacantidad de e$%i'alentes.

2. 5Q(é e) (6 *a)co Dea*9

n 'aso Dear es %n recipiente dise


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En comparacin con los instr%mentos posteriores la precisin era m%8 modestacon %na incertid%mbre de R para la 'ersin coa5ial 8 1 a !=R para las'ersiones de (%ía de ondas.No obstante! estos dise


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el bolmetro es remo'ido 8 entonces p%ede ser %sado como %na re6erenciacalibrada.

P*oced;8;e6to de cal;$*ac;6 El p%ente s%ple %na dc para mantener la resistencia del elemento bolmetroa %n 'alor especifcado r. -ntes de comen#ar la medicin r6 la sensiti'idad (1

de la termopila es determinada '72 notando la s%bida en 'oltaje de salida dela termopila c%ando la dc es aplicada. C%ando la potencia r6 es aplicada! la potencia disipada en el elemento esmantenida constante por el p%ente! pero la potencia es disipadaadicionalmente en las paredes 8 en c%al$%ier otro l%(ar del montaje.

CALOR#METRO DE FLUJO

La potencia es medida a tra'"s del calor de %n %ido $%e %8e a tra'"s de la

car(a. na indicacin de la potencia es dada por la s%bida en la temperat%radel %ido pasando del orifcio de entrada al de salida.

Ca*acte*7)t;ca)Las 'ersiones de (%ías de ondas %tili#an como %ido de trabajo a(%a. ,ientras$%e el coa5ial %tili#a aceite 8 es constr%ido para bajas 6rec%encias. -iretambi"n p%ede ser %sado! pero el %so de (ases crea %n problema adicional aca%sa del calor debido a la compresibilidad. Los calorímetros de %jo p%edenmanejar ma8ores potencias $%e los tipos estáticos. &% principal aplicacin espara potencias de m%c:os atts. Para medir las s%bidas de temperat%ra en %ncalorímetro %s%almente se emplean termopilas! termmetros de resistencia 8al(%nas 'eces termistores.

G. E6(8e*e ? e=l;'(e t*e) (e6te) de e**o* co8et;do) e6 e)tee=e*;8e6to

• C%ando $%isimos medir el e$%i'alente en a(%a esperamos menos de %n

min%to 8 esto impidi $%e lle(%e a s% temperat%ra de e$%ilibrio alterando los

res%ltados.

• C%ando trabajamos con la m%estra de al%minio no cambiamos el a(%a $%e

:abía en el calorímetro! esto altera los res%ltados 8a $%e la temperat%ra inicial

del a(%a 'aría.

• En el momento de trabajar con el esta


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=ode8o) 8ed;* )( te8=e*at(*a *eal ); )ola8e6te te6e8o) (6te*88et*o '(e 8;de co8o 8@;8o >a)ta %14C9

&e p%ede reali#ar de la si(%iente manera. Colocamos a(%a en %n calorímetro 8

$%e est"n a %na temperat%ra de 0@C +a2! l%e(o s%mer(ir la pie#a constr%ida

recientemente 8 caliente a temperat%ra +b 8 esperar a $%e lle(%e el e$%ilibrio

+e La temperat%ra de e$%ilibrio debe ser menor $%e 1=0@C2.

Por balances de ener(ía se sabe3

H

T H

U 2 T U 2 H U 2

Despejando s% temperat%ra real +b3

HmaCa(Te−Ta )+ K (Te−Ta)

mmetalCmetal T

+ambi"n en 'e# de %sar a(%a 6ría se %tili#a %na ma8or cantidad de a(%a para

$%e absorba la ma8or cantidad de calor posible 8 la temperat%ra de e$%ilibrio

p%eda ser leída por el termmetro.

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VII.CONCLUSIONES

• El calor específco de %na s%stancia es independiente de s% temperat%ra.

• El m"todo de me#clas para encontrar el calor especifco de ciertas

s%stancias debe de ser reali#ado con m%c:o c%idado para poder obtener

res%ltados de mediciones más precisos! 8a $%e el simple :ec:o de a(itar

accidentalmente el a(%a del calorímetro! o de apro5imarlo a %na 6%ente

de calor! p%ede aportar ener(ía al a(%a 8 a6ectar las medidas.• &ería ideal poder tomar la medida e5acta de la temperat%ra del slido al

momento de introd%cirlo al calorímetro! para e'itar %sar medidas

tomadas arbitrariamente.• Bes%lta importante e'itar introd%cir más a(%a al calorímetro! por lo $%e

se debe de a(itar li(eramente el slido para eliminar las (otas de a(%a.Esto p%ede lle'ar a %n error tremendo al momento reali#ar las

operaciones.• &i se reali#a el e5perimento para %n solo slido! el porcentaje de error es

bastante pe$%e


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I.BIBLIO"RAFIA

• Bobert G. ,ortimer! P:8sicalC:emistr8! 4ra edicin. Editorial Else'ier! 00.

• Gilbert S. Castellan! P:8sicalC:emistr8! 4ra edicin. -ddisonSesle8

P%blis:in( Inc.! 1A4.• ,an%al de Laboratorio de Física General – Departamento -cad"mico de

Física N,&,2

1=


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