Si se proporciona la misma cantidad dc calor a diferentes materiales

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Resumen [pic 4]

Marco Conceptual

Si se proporciona la misma cantidad dc calor a diferentes materiales, a partir de una misma temperatura inicial, la temperatura final de cada uno de ellos será diferente, lo cual indica que los materiales asimilan el calor en cantidades diferentes. Para precisar la forma como un material absorbe el calor se define una propiedad denominada calor específico así: 

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Donde Q es la cantidad de calor absorbido por el cuelV0, es su masa y AT el incremento en su temperatura. El calor especifico originalmente se reportaba en cal/g  , sin embargo, en la actualidad se suele utilizar el sistema internacional de unidades.  La expresión 1 se puede reescribir, entendida como la cantidad de calor que gana o pierde un cuerpo de masa en tanto su temperatura cambia en un valor T, de la forma:[pic 6][pic 7]

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Si Q es positivo, el calor ha sido ganado por el cuerpo y su temperatura ha aumentado, si Q es negativo el calor ha sido cedido por el cuerpo y su temperatura ha disminuido.

 Si dos cuerpos (o sustancias) con temperaturas diferentes se colocan en contacto en un recinto cerrado, fluye calor de uno al otro hasta que la temperatura de los cuerpos se iguala. La cantidad de calor cedido por un cuelP0 es igual a la que gana el otro cuerpo.

Considérese un calorímetro de masa  y calor específico Co, el cual contiene una cantidad de agua de masa  y calor especifico . La temperatura inicial del agua (y el calorímetro) es . Ahora se introduce dentro del agua del calorímetro un trozo de metal (por ejemplo, cobre) de masa ,  y calor específico , que a su vez se encuentra a una temperatura inicial  ( > ). El metal cede calor y disminuye su temperatura, así el agua y el calorímetro ganan calor y su temperatura empieza a aumentar hasta que la temperatura final de los tres elementos se iguala a un valor final . La cantidad de calor cedido por la muestra de cobre (Q) es igual a la cantidad de calor ganado por el agua () más la cantidad de calor ganado por el calorímetro () o
sea: [pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

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De acuerdo a la ecuación 2 se tiene:

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Donde  es la masa del agua,  es el calor especifico del agua,  es la masa del calorimetro,  es el calor especifico del material del calorimetro,  es la temperatura final del material,  es la temperatura ambiente,  es la masa del material y  es la temperatura a la que se calienta el material.[pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

Propagación de Incertidumbres:

Las incertidumbres en las medidas hacen parte de toda magnitud medida directamente, al hacer cálculos con estas medidas, las incertidumbres pueden afectar la precisión de dichos datos, es por esto que se hace necesario calcular la forma en que se propagan las incertidumbres en los cálculos de magnitudes indirectas, como el área y el volumen. La incertidumbre puede calcularse mediante una relación entre las derivadas parciales de la función.

De manera que si una magnitud  tiene una incertidumbre , ésta se relaciona con las incertidumbres de las variables que se usan para calcularla, de la siguiente manera:[pic 31][pic 32]

       (5)[pic 33]

Teniendo la ecuación 4, se sacan las derivadas parciales de cada una de las variables, teniendo en cuenta que él ,  se toman como cosntantes por tanto no se sacan derivadas parciales.[pic 34][pic 35]

Derivadas parciales:

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Materiales:

• Barra de hierro, bronce, cobre y aluminio.
• Calorímetro
• Termómetros
• Agua
• Calentador
• Balanza

Procedimientos:

1. Para el desarrollo de la práctica se coloca a calentar agua en un vaso de precipitado hasta que hierva.
2. Se pesa un trozo de cobre e introduce por unos minutos en el agua. Se mide la temperatura correspondiente ()[pic 45]
3. Se pesa el calorímetro, se agregan 200  de agua al mismo y se mide la temperatura inicial Ta.[pic 46]
4. Se pesa la muestra e introduce en el calorímetro, se tapa el calorímetro y agita suavemente hasta que la temperatura del calorímetro se mantenga estable, se anota la temperatura , luego se hace el cálculo de calor especifico del material.[pic 47]
5. El proceso del paso 1 al 4, se repitió para hierro, bronce, aluminio y cobre.

Análisis de resultados.

Resultados.

Tabla 1. Calor específico para sólidos.

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