Practica Física: DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECIFICO

Práctica 9: Calor específico

Objetivo: Comprobar la influencia del tipo de sustancia en la relación entre calor y la variación de temperatura y medir el calor especifico de un material por el método de mezcla con agua (calorímetro). Dar su valor para dos materiales.

Fundamento:

Se define calor específico c como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua c vale 1 cal/(g ºC) ó 4186 J(kg ºK).
Teniendo en cuenta esta definición de calor específico propio de un cuerpo C_e podemos deducir que el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m cuando su temperatura varía desde una temperatura T₁ hasta otra T₂ (ΔT = T₂ - T₁) vendrá dado por la expresión:

Q = m·C_e·ΔT

Cuando dos cuerpos que están a distinta temperatura se ponen en contacto se produce un flujo de calor desde el que está a mayor temperatura hacia el que está a menor temperatura hasta que ambas temperaturas se igualan. Se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico:

El calor cedido por el cuerpo que estaba a más temperatura es igual y de signo contrario al calor ganado por el otro:

Calor ganado   Q_A= m_A·C_A·(T_e – T_A)

Calor cedido    Q_B= m_B·C_B·(T_B – T_e)

Se cumple:

                               Q_A= Q_B                                 m_A·C_A·(T_e – T_A)= m_B·C_B·(T_B – T_e)

Material:

·         Calorímetro

·          Vaso de precipitados

·         Una pesa de hierro y una pesa de aluminio

·         Un mechero

·         Una rejilla

·         Una base, una varilla, un arco (soporte base)

·         Las pinzas

·         Dos nueces dobles

·         Balanza

·         Agua y probetas.

Procedimiento:

Medir la masa de las pesas (cuerpo problema), poner una cantidad (100 ml) de agua en el calorímetro, medir la temperatura de agua.

Hervir las pesas. Rápidamente sacamos el cuerpo problema del vaso de precipitados y lo introducimos en el calorímetro. Tapamos y agitamos.

Observamos que la temperatura del termómetro del calorímetro aumenta cuando se estabilice la temperatura, lo anotamos y esa será la temperatura de equilibrio.

Finalmente aplicando la ecuación del equilibrio térmico calculamos el calor específico del cuerpo problema C_E

CÁLCULOS PARA EL HIERRO

Datos:

m H2O(kg)	c H2O(J/kg °C)	m FE(kg)	T1 (°C)[agua]	T2 (°C)[hierro]	Teq  (°C)
0,0976	4180	0,0457	24	100

Cálculos:

Aplicamos la ecuación del equilibrio

m_fe C_fe (T₂-T_eq)=m_H2O C_H2O (T_{eq –}T₁)

C_fe= = = 366,8 J/kg °C

El calor específico del hierro es C= 366,8 J/kg °C

Hierro/Acero___ 452 valor tabulado por lo cuál el resultado es excelente

CÁLCULOS PARA EL ALUMINIO

Datos:

m H2O(kg)	c H2O(J/kg °C)	m AL(kg)	T1 (°C)[agua]	T2 (°C)[aluminio]	Teq  (°C)
0,0976	4180	0,0156	26,5	100	28,5

Cálculos:

Aplicamos la ecuación del equilibrio

m_fe C_al (T₂-T_eq)=m_H2O C_H2O (T_{eq –}T₁)

C_fe= = =731,78 J/kg °C

El calor específico del aluminio es C= 731,78 J/kg

Aluminio______ 897 valor tabulado, buen trabajo 

Conclusiones:

Los datos obtenidos son ligeramente inferiores a los valores calculados a 25 °C y a 1 atm, que puede ser debido a que nuestra agua no estaba destilada y a diversos errores que se han podido cometer a lo largo de la práctica.

Podemos observar que cada material posee unas propiedades características que determinan su comportamiento cuando intercambian calor. La capacidad calorífica de cada material es una magnitud que refleja este hecho y en esta práctica hemos aprendido a medirla.

Para aumentar la temperatura un grado centígrado al aluminio necesito darle más energía que al hierro.

• Informacion

http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/fisica-ii/practicas-1/Prac06.pdf

• Tabla de calores:

http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/calorespec.pdf

Material______J/(kg·K)
Aluminio______ 897
Hierro/Acero___ 452