FACULTAD INGENIERIA CIVIL 2011

UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ANGELICA MARIA CASTAEDA RIVAS VICTOR HUGO DIANA CAROLINA MARTINEZ ANDRES TRIANA

3021010705

PROF. IGNACIO ALBERTO MONROY

INFORME DE CAPACIDAD CALORIFICA DE UN SOLIDO

ABRIL 2012

FISICA EXPERIMENTAL II

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CAPACIDAD CALORIFICA DE UN CALORIMETRO

OBJETIVOS: Determinar el calor especfico de un cuerpo desconocido mediante el mtodo de las mezclas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer cuantitativamente el valor de la capacidad calorfica del calormetro, la cantidad de calor cedida o absorbida en dos tipos de reacciones y la capacidad calorfica de los metales

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RESUMEN

La prctica a realizar consiste en tomar una muestra slida desconocida e introducirlo dentro de un receptor metlico con alta temperatura y someterlo a un contacto trmico con agua en temperatura ambiente en el interior de un calormetro y esperar a que alcance una temperatura de equilibrio y mediante los respectivos clculos poder obtener el calor especifico de este cuerpo.

INTRODUCCION

Cuando dos o ms cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto trmico se observa que, al cabo de cierto tiempo, todos ellos tienen la misma temperatura.

Uno de los mtodos para determinar el calor especfico de un cuerpo, es el mtodo de las mezclas. Para ello pondremos dos cuerpos A y B en contacto trmico en el interior de un calormetro aislado trmicamente del medio exterior.

Cuerpo A

Cuerpo B

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Al no existir, o ser muy pequeo el intercambio de calor con el medio exterior a travs de las paredes del calormetro, la cantidad de calor cedida por el cuerpo ms caliente ser igual a la absorbida por el cuerpo de menor temperatura.

La ecuacin correspondiente ser:

Q1 + Q2 = 0

Q1 = - Q2

(1)

En donde se han tenido en cuenta el signo de las cantidades de calor, positivas cuando son absorbidas y negativas cuando son cedidas por un cuerpo.

Cuando se ponen en contacto trmico varios cuerpos y solo puede intercambiar calor entre ellos y no con el medio exterior, la ecuacin correspondiente seria:

N n de cuerpos

i 1

Qi Q1 Q2 ......... Qn 0

Volviendo al caso de los dos cuerpos A y B, de masas MA y MB, de calores especficos CeA y CeB, y temperaturas iniciales TiA y TiB, al mezclarse alcanzarn una temperatura final Tf comn para ambos cuerpos.

Teniendo en cuenta que la cantidad de calor absorbida o cedida por un cuerpo viene dada por

Q = m.Ce. ( Tfinal - Tinicial)FISICA EXPERIMENTAL II Pg. 4

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La ecuacin de condicin de equilibrio (1) se podr expresar como

MA CeA ( Tf - TiA ) + MB CeB ( Tf -TiB ) = 0

Una ecuacin como esta nos sirve para determinar una incgnita. Por ello se podr determinar el calor especifico de un cuerpo desconocido, siempre que conozcamos los dems parmetros, pero si se tienen en cuenta las cantidades de calor absorbidas por el propio calormetro, el termmetro, etc..., tendremos que introducir un concepto nuevo y tenerlo en cuenta en la frmula anterior, y es el equivalente en agua del calormetro que es constante en todas las experiencias y se llama as, porque sus efectos en las ecuaciones son equivalentes a una masa de agua que tenga su misma capacidad calorfica, es decir, la masa de agua que necesita el mismo nmero de caloras que el calormetro con todos sus accesorios para elevar 1 su temperatura.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

EQUIPO UTILIZADO 1. 2. 3. 4. 5. 6. Calormetro Termmetro Vaso precipitado Cuerpo solido de masa conocida (He,Cu) Receptor metlico Agua

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a) MEDICIN DEL CALOR ESPECFICO DE UN SLIDO

En el laboratorio, para determinar el calor especfico de una muestra slida, se utiliza el mtodo de las mezclas, el cual en el equilibrio y conservacin de la energa, puesto que si se mezclan dos cuerpos de distinta temperatura, se tendr que el calor que cede un cuerpo es igual al calor que gana el otro cuerpo. Una muestra de slido de Hierro y Cobre de metal son puestos rpidamente dentro de un calormetro, que contiene una masa conocida de agua fresca cerca del punto de ebullicin del agua. A partir de las masas conocidas, y de la elevacin de la temperatura del agua, y de la mezcla, se puede calcular el calor especfico del slido.

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RESULTADOS

TABLA DE DATOS

Agua Masa (g) Calor especifico (Cal/g.C) Temperatura inicial (C) Temperatura final (C) CLCULOS50.0 0.1 1.00 0.01

Calormetro200.0 0.1 0.20 0.01

Sustancia60.0 0.1

24.0 0.1 28.0 0.1

24.0 0.1 28.0 0.1

80.0 0.1 28.0 0.1

T1 = Temperatura ambiente

T3 = Temperatura de la muestra

Te = Temperatura de equilibrioFISICA EXPERIMENTAL II Pg. 7

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C3 =

( M 1C1 M 2C 2) * (Te T 1) M 3 * (T 3 Te )

=

A B

C3 =

AB AB B

A=M1C1 + M2C2) * (Te T1) A = [(50.0 * 1.00) + (200.0 * 0.20)] * (28.0 24.0) A = 360.00 Cal

A = [(M1C1 + M1C1)+(M2C2 + M2C2)]*(Te T1)+[(M1C1 + M2C2)*(Te +T1) A = [(0.1*1.00 + 50.0*0.01)+(0.1*0.20 + 200.0*0.01)]*(28.0-24.0) + [(50.0*1.00 + 200.0*0.20)*(0.1+0.1)] A = 28.48 Cal

B = M3 * (T3 Te) B = 60.0 * (80.0 28.0) B = 3120.00 g.C

B = M3 * (T3 Te) + M3 * (T3 + Te) B = 0.1 * (80.0 28.0) + 60.0 * (0.1 + 0.1) B = 17.2 g.C

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C3 =

A B 360.00 C3 = 3120.00

C3 = 0.115 (Cal/g.C)

C3 = C3 =

AB AB B 28.48 * 3120.00 360.00 * 17..2 3120.00

C3 = 0.009 (Cal/g.C)

C3 = (0.115 0.009) (Cal/g.C)PORCENTAJE DE ERROR DE LA PRCTICACalor especifico terico = 0.113(cal/g.oc) %= %=terico exp erimental terico

0.113 0.115 * 100% 0.113

% = 1.77

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ANALISIS DE DATOS

Podemos concluir que el resultado obtenido corresponde al calor especfico del hierro adems el porcentaje de error que obtuvimos en esta prctica fue de 1.77 % y se debe ha errores que se cometieron durante la prctica como es al momento de tomar las mediciones que en este caso es, registrar la masa del slido y la temperatura del agua, que en si, es la inicial de todo el sistema, y el problema radica por el mal uso de los instrumentos, o, por falta de precisin al tomar las respectivas mediciones. Otro motivo sera la prdida de calor por parte de los slidos al sacarlos del agua caliente y ponerlos en contacto con el medio ambiente antes de introducirlos al calormetro, como tambin cuando se registra la temperatura de equilibrio de la mezcla, que comenzar a descender cuando ya empieza a enfriarse, la manera correcta de tomar aquel dato es en el momento que la temperatura que marca el termmetro permanezca estable. Un punto muy importante que hay que considerar, que tanto la muestra slida como el agua no son en s, totalmente puras, es decir, hay cuerpos extraos que pueden estar afectando directamente a nuestros resultados finales. Al calcular el calor especfico de la muestra slida, puede estar surgiendo otro motivo por el cual nuestros resultados presentan errores, y es por introducir los datos de manera errnea en la frmula. Pero los integrantes que realizamos todo el proceso para obtener el calor especfico del slido tuvimos muy en cuenta todos estos factores, por lo que podemos decir que fue una buena prctica.

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CONCLUSION

En la prctica realizada se aplic la Ley de equilibrio Trmico a sistemas termodinmicos tambin se comprob el principio de la conservacin de la energa, el cual establece que la energa total inicial de un sistema es igual a la energa final total del mismo sistema. Recocimos al calor como energa, que es transferida de un sistema a otro, debido a que se encuentran a diferentes niveles de temperatura. Por esta razn, al poner los dos cuerpos en contacto, el que se encuentra a mayor temperatura transfiere calor al otro hasta que se logra el equilibrio trmico, y afianzamos los conceptos de calor, temperatura y calor especfico.

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APLICACIONES A LA INGENIERIA

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BIBLIOGRAFA

- SERWAY, Raymond A. Fsica, Cuarta Edicin. Editorial McGraw-Hill, 1996.

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

- Fsica. Elementos de Fsica. Sexta edicin. Edelvives. Editorial Luis Vives S.A.

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