CALOR ESPECIFICO

Prólogo

El presente informe de laboratorio de física, que tiene por título “CALOR ESPECIFICO” la cual pertenece a la sección que se encuentra bajo la dirección del ing. José Pachas, profesor del curso de física II de la facultad de ingeniería Mecánica

Con este experimento se pretende que el estudiante de ingeniería observe el “CALOR ESPECIFICO” y a partir de ello identifique las principales magnitudes que intervienen, y visualice los valores que éstas toman en distintos casos, así como las variaciones que experimentan en diversos instantes y posiciones.

También es una nueva oportunidad que tenemos los alumnos pertenecientes al grupo, para poder dar un aporte que sea útil a nuestros compañeros, con los cuales intercambiaremos información sobre el tema desarrollado, resultados, y así sacar conclusiones, con las cuales sacar recomendaciones para mejorar el experimento realizado.

Queremos agradecer a la facultad de ciencia por el préstamo de su laboratorio, además al ing. José Pachas por el tiempo brindado hacia nosotros y por su conocimiento que nos transmite en cada experimento

Por último esperamos que este trabajo sea de su agrado.

Objetivos

Determinar la capacidad calorífica de un calorímetro.

Determinar el calor específico de diferentes muestras solidas mediante el uso de un modelo dinámico sencillo.

Estudiar el efecto de la transferencia de calor entre el calorímetro y la muestra a analizar.

Verificar experimentalmente las distintas ecuaciones de cantidad de calor (Q).

Aplicar la Ley de Equilibrio Térmico a sistemas termodinámicos.

Aplicar la conservación de la energía en sistemas con transferencia de calor.

Reconocer el calor como una forma de energía.

Afianzaremos los conceptos de calor, temperatura, calor específico, capacidad calorífica.

Esquema gráfico del instrumental

Un calorímetro de mezclas (un termo).

Un termómetro.

Una olla para calentar agua.

Un soporte universal.

Un matraz de 200 ó 250 ml.

Una balanza.

3 piezas de material sólido.

Un mechero de Bunsen.

Una fuente de gas.

Un fósforo o un encendedor.

Fundamento Teórico

CALOR ESPECÍFICO

El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se la representa con la letra (minúscula).

En forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la extensión de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra (mayúscula).

Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es .

El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada sustancia; por el contrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular.

Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa.

El término "calor específico" tiene su origen en el trabajo del físico Joseph Black, quien realizó variadas medidas calorimétricas y usó la frase “capacidad para el calor”. En esa época la mecánica y la termodinámica se consideraban ciencias independientes, por lo que actualmente el término podría parecer inapropiado; tal vez un mejor nombre podría ser transferencia de energía calorífica específica, pero el término está demasiado arraigado para ser reemplazado.

El calor específico medio ( ) correspondiente a un cierto intervalo de temperaturas se define en la forma:

Donde es la transferencia de energía en forma calorífica entre el sistema y su entorno u otro sistema, es la masa del sistema (se usa una n cuando se trata del calor específico molar) y es el incremento de temperatura que experimenta el sistema. El calor específico ( ) correspondiente a una temperatura dada se define como:

El calor específico ( ) es una función de la temperatura del sistema; esto es, . Esta función es creciente para la mayoría de las sustancias (excepto para los gases monoatómicos y diatómicos). Esto se debe a efectos cuánticos que hacen que los modos de vibración estén cuantizados y sólo estén accesibles a medida que aumenta la temperatura. Conocida la función , la cantidad de calor asociada con un cambio de temperatura del sistema desde la temperatura inicial Ti a la final Tf se calcula

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