Uploaded by Abbisita Barrera

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LABORATORIO DE FLUIDOS Y TERMODINÁMICA
ESCUELA DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
1. TEMA :
DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN METAL
2. OBJETIVO GENERAL:

Determinar el calor específico de un metal por calorimetría.
3. OBJETIVOS ESPECIFICOS:



Analizar los cambios de temperatura.
Utilizar los conocimientos adquiridos para establecer el calor específico de un
metal.
Comprobar si el calor específico del metal obtenido concuerda con el dato
teórico.
4. MÁRCO TEÓRICO:
El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa
para elevar la temperatura un grado Celsius. La relación entre calor y cambio
de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo,
donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un
cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase
no cambia la temperatura.
El calor específico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4,186 julios/gramo °C que
es más alto que el de cualquier otra sustancia común. Por ello, el agua
desempeña un papel muy importante en la regulación de la temperatura. El
calor específico por gramo de agua es mucho más alto que el de un metal,
como se describe en el ejemplo agua-metal. En la mayoría de los casos es
más significativo comparar los calores específicos molares de las sustancias.
De acuerdo con la ley de Dulong y Petit, el calor específico molar de la
mayor parte de los sólidos, a temperatura ambiente y por encima, es casi
constante. A mas baja temperatura, los calores específicos caen a medida que los
procesos cuánticos se hacen significativos. El comportamiento a baja temperatura
se describe por el modelo Einstein-Debye para el calor específico. [1]
SUSTANCIA
FASE
CALOR
ESPECÌFICO
Hidrógeno
Aluminio
Oxígeno
Nitrógeno
Cobre
Oro
Plata
Hierro
gas
sólido
gas
gas
sólido
sólido
sólido
sólido
14,30
0,897
0,918
1,040
0,385
0,1291
0,237
0,450
[2]
5. MATERIALES:
Calorímetro (2 vasos de poliestireno con tapa)
Termómetro
Vaso de precipitación de 250 mL
Hornilla eléctrica
Varilla de agitación
Agua
Pinza
Trozo de metal
Balanza
6. PROCEDIMIENTO:
1. Colocamos en el calorímetro una masa conocida de agua a temperatura
ambiente (m1). Medimos la temperatura del agua y regístrela como T1.
2. Pesamos el trozo de metal. Sumergimos en el vaso de 250 mL con
agua y caliéntelo hasta ~ 100ºC. Cuando alcanzo tal temperatura
apagamos la hornilla y mida la temperatura del agua (registramos como
T2). De inmediato, usando la pinza, transfiera el metal caliente al
calorímetro y tápelo. Agitamos suavemente el contenido del calorímetro
para obtener una temperatura uniforme. Esperamos hasta que la
temperatura llegue a un valor estable (unos 3 minutos) y registre esta
temperatura como T3.
3. Repetimos los pasos anteriores para obtener un segundo dato. Para
determinar el valor del calor específico del metal usado, se utiliza el
criterio de adiabaticidad del instrumento, como sigue:
Esto es,
Despejando el calor específico del metal
En la ecuación (3.1), C es la constante del calorímetro que Usted determinó en la
práctica anterior.
4. Calculamos el error porcentual cometido en su determinación
comparando el valor experimentalmente obtenido, metal s , con el valor
que aparece en tablas, teórico s
 Colocamos agua en el calorímetro
y medimos su temperatura
ambiente.
 Pesamos el pedazo de metal.
 Sumergimos el pedazo de metal
en el agua calentándose a ~
100ºC.
 Apagamos la hornilla y medimos la
temperatura del agua en el
calorímetro.
 Introducimos el pedazo de metal
en el calorímetro y lo dejamos
reposar tres minutos.
7. DATOS:
Datos
m1=205.52g
T2= 91
T3= 22
m AL=0.0740g
T1= 21
mH2O(1)= 91.532gr
mH2O(2)= 93.275gr
8. ECUACIONES Y FORMULAS:
=
- m vaso
9. CÁLCULOS:
0.07
92.18%
10. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS:
Mediante la realización de esta práctica experimental, determinamos del calor específico
de un metal, partiendo de una masa de agua (m1=205.52g) a una temperatura (T1=21 ), la
masa Al=0.0740g, la cual sufrió un cambio en su temperatura y registro 22
, se procedió hacer
los respectivos cálculos para hallar el calor especifico aplicando la formula dada, la cual nos dio
0.07
S= 0,897
.
, esta no corresponde al calor especifico promedio de dicho metal, que es
11.CONCLUSIONES:
 Utilizamos los conocimientos experimentalmente y
fórmulas
adecuadas para establecer el calor específico de un metal.
 Reconocimos el calor como energía, que es transferida de un sistema a otro
debido a que se encuentra a diferentes niveles de temperatura.
 Comprobamos que el dato obtenido del calor específico del metal no coincide
con el dato teórico ya establecido.
11. RECOMENDACIONES
Recomendamos trabajar en los procesos matemáticos cantidades que no tengan
muchos decimales, esto facilitara una mejor aplicación y menos probabilidad a
errar.
Puede ayudarse de fuentes alternativas donde exista mayor información acerca de
este tema, el fin es tener una mejor comprensión sobre lo que se está trabajando y
un aprendizaje más completo.
Procurar un correcto manejo en los instrumentos a utilizar, para efectuar una
mayor precisión a la hora de tomar medidas.
12. CUESTIONARIO
1. ¿Qué es el calor específico? Para propósitos prácticos, ¿Qué utilidad tendría conocer el
calor específico de un material?
El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la
temperatura un grado Celsius. Mediante el calor específico de una sustancia en sus tres estados ,
sólido, líquido y gaseoso es importante para propósitos prácticos conocer el calor específico ya
que para conocer cuánto calor se necesitaría para pasar esa sustancia de una temperatura T1 en la
que está en un estado determinado (p.ejm. sólido) a otra temperatura T2 en la que su estado es
diferente (p.ejm. Gaseoso) así l saber que material es conductor o aislante y conocer los
componentes de los materiales para conocer sus propiedades.
2. Suponga que debe construir la cubierta de un artefacto que estará sometido a altas
temperaturas y para su construcción dispone de láminas de los metales A y B . Se
conoce que A tiene un calor especifico de 0,13 J/gºC y el de B es 0,89 J/gºC.
¿Cuál es metal usaría?. Razones su respuesta.
Se utilizaría el calor específico de 0,13 J/gºC ya que se realiza un menor trabajo por cada gramo
por grado Celsius.
3. De la tabla 1 de observa que el calor específico de agua líquida es prácticamente dos
veces mayor que el del hielo. Encuentre una explicación química a este hecho.
La diferencia más obvia entre el hielo y el agua es el hecho de que el hielo es sólido y el agua es
líquida, pero mientras que el estado de la materia cambia de sólido a líquido y a gas dependiendo
de la temperatura, la estructura química permanece siendo dos átomos de hidrógeno unidos
covalentemente a un átomo de oxígeno. Un grado de libertad es cualquier forma de energía en la
que el calor transmitido a un objeto puede ser almacenado. En un sólido, estos grados de libertad
están restringidos por la estructura del sólido. La energía cinética almacenada internamente en la
molécula contribuye a la capacidad calorífica específica de la sustancia, y no a su temperatura.
Como líquido, el agua tiene más direcciones para moverse y absorber el calor que recibe. Existe
una mayor área superficial que necesita calentarse para que la temperatura general se eleve. Sin
embargo, en el hielo, el área superficial no varía debido a su estructura más rígida. A medida que
el hielo se calienta, la energía debe ir a algún lado, y comienza a romper la estructura del sólido y
derretirlo para formar agua. [3]
13. BIBLIOGRAFÍA

[1] “Calor específico”
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/spht.html
 [2] WIKIPEDIA “Calor específico”
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico
 [3] “Calor especifico de los metales”
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/spht.html
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