Calor Epecifico

RESUMEN:

En la práctica que se relata en este informe, se determinó el calor específico de un cuerpo desconocido mediante el método de las mezclas.

El método de las mezclas consiste en el equilibrio y conservación de la energía, puesto que si se mezclan dos cuerpos de distinta temperatura, se tendrá que el calor que cede un cuerpo es igual al calor que gana el otro cuerpo.

Para llevar a cabo esto se usó las definiciones:

Q = mc T

Donde Q es la transferencia de energía en forma calorífica en el entre el sistema y su entorno u otro sistema, m es la masa del sistema, c el calor especifico del material y T es el cambio de temperatura.

La ley de la conservación de la energía para el calor:

Como en nuestro caso, 3 fueron los materiales en contacto, el calorímetro, el agua y el material desconocido, aplicando ambas definiciones tenemos:

Q_1+Q_2+Q_3=0

m_(H_2 O) c_(H_2 O) (T_E-T_(Amb.) )+m_Cal c_(Al.) (T_E-T_(Amb.) )+c_(sust.) m_(sust.) (T_E-T_(sust.) )=0

Despejando la ecuación hallamos el Calor específico del cuerpo desconocido.

c_(sust.)=((m_(H_2 O) c_(H_2 O)+m_Cal c_(Al.) )(T_E-T_(Amb.)))/(m_(sust.) (T_(sust.)-T_E))

Con esta ecuación, procedimos a calcular TE, TSUB, TAMB, y las debidas masas.

Para este experimento se utilizo una maquina que generaba vapor de agua, el cual se conducía hacia el material (50gr), provocando su cambio de temperatura a una mucho mayor a la inicial.

Poco después se inserto en el calorímetro, 200gr de agua, se midió dicha temperatura la cual corresponde al ambiente.

Luego se inserto rápidamente el material caliente en el calorímetro y se lo tapo, se espero a que llegue al equilibrio térmico y se tomo dicha temperatura de equilibrio.

Con ya todos los valores calculados en el experimento, se procedió a usar la definición obtenida anteriormente y se calculo el valor de calor específico del material desconocido, dando como resultado: (0.102±0.015) cal/g °C.

Como el valor es muy aproximado al calor especifico del HIERRO porque el teórico del mismo es de 0.110 cal/g °C, decimos que el material desconocido es Hierro.

El porcentaje de error de la practica fue de 7.22%, dando a entender que la practica fue muy exacta.

INTRODUCCIÓN

El calor es la transferencia de energía térmica desde un sistema a otro de menor temperatura. La energía térmica puede ser generada por reacciones químicas (como en la combustión), reacciones nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.

La temperatura es una propiedad que tienen los cuerpos, para determinar si están o no en equilibrio térmico con otros. Los instrumentos diseñados para medir la temperatura se los conoce con el nombre de "termómetros*. Para elevar la temperatura de un cuerpo se le debe añadir calor y la cantidad de calor (Q) requerida es proporcional a la masa m del cuerpo y a la elevación de la temperatura ∆T.

Q m

Q (T_2 – T_1) ó T

Para convertir ésta expresión en una ecuación, introducimos el valor de la constante c.

Q = mc T

Esta constante c, es una constante de proporcionalidad y se la denomina "CALOR ESPECÍFICO". Se define como calor específico de una sustancia a la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado Celsius la temperatura de 1 g de dicha sustancia.

Puesto que el calor es una forma de energía, se podría expresar esta energía en el sistema de unidades métrico, y también en el sistema de unidades británico.

Sistema métrico calorías/(g.°C)

Sistema británico Btu/(lib.° F)

Medición del calor específico de un sólido (Procedimiento Guía de Laboratorio de Física B)

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

Uno de los métodos para determinar el calor específico de un cuerpo, es el método de las mezclas. Para ello pondremos dos cuerpos A y B en contacto térmico en el interior de un calorímetro aislado térmicamente del medio exterior.

Al no existir, o ser muy pequeño el intercambio de calor con el medio exterior a través de las paredes del calorímetro, la cantidad de calor cedida por el cuerpo más caliente será igual a la absorbida por el cuerpo de menor temperatura.

La ecuación correspondiente será:

O también:

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 térmico varios cuerpos y solo puede intercambiar calor entre ellos y no con el medio exterior, la ecuación correspondiente seria:

Generalizando, se tiene la ley de conservación de la energía para el calor:

En un sistema cerrado, la suma algebraica de las cantidades de calor intercambiadas entre los cuerpos que forman un sistema es igual a cero.

Donde, el subíndice 1 hace referencia al cuerpo frío y el subíndice 2 al caliente. La temperatura en el equilibrio será superior a e inferior a .

La anterior ecuación indica que si se conocen los valores del calor específico, midiendo temperaturas y masas, es posible determinar cantidades de calor.

Para nuestro caso, como tenemos al calorímetro, al agua y a nuestro solido desconocido, planteamos la ecuación de la ley de conservación de la energía para el calor.

Q_1+Q_2+Q_3=0

m_(H_2 O) c_(H_2 O) (T_E-T_(Amb.) )+m_Cal c_(Al.) (T_E-T_(Amb.) )+c_(sust.) m_(sust.) (T_E-T_(sust.) )=0

Despejando la ecuación hallamos el Calor específico del cuerpo desconocido.

c_(sust.)=((m_(H_2 O) c_(H_2 O)+m_Cal c_(Al.) )(T_E-T_(Amb.)))/(m_(sust.) (T_(sust.)-T_E)) (ECUACIÓN 1)

El aparato que se utiliza para ello se denomina Calorímetro. Un calorímetro es un sistema formado por dos vasos de paredes plateadas, separados por una capa de aire. El vaso mayor lleva una tapa de madera con dos perforaciones: una para insertar un termómetro y otra para dejar pasar un agitador. El aire y la madera son malos conductores del calor (buenos aislantes),

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