TECSUP- P.F.R laboratorio fsica 1PRCTICA DE LABORATORIO N 02

CALOR ESPECFICO DE SLIDOS. DETERMINACIN DE LATEMPERATURA DE UN CUERPO INCANDESCENTE.

1.- INTRODUCCINLa prctica de laboratorio consiste bsicamente en tomar varios objetos metlicos introducidos en agua con alta temperatura y someterlos a un contacto trmico con agua en temperatura ambiente y esperar a que alcanzaran una temperatura de equilibrio y mediante algunos clculos poder obtener el calor especifico de estos cuerpos.

2.-OBJETIVO GENERAL:Este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un slido a travs de un proceso nico ya establecido arbitrariamente donde se llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes conceptos termodinmicos que previamente se deben tener para su correcta realizacin y un buen clculo de los calores especficos a determinar.

3.- OBJETIVOS ESPECIFICOS:1) Determinar el calor especfico de un cuerpo slido por el mtodo de las mezclas.2) Determinar la temperatura de un cuerpo incandescente (al rojo vivo), cuyo calor especifico es conocido, usando el mtodo de las mezclas.3) Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y realizar un anlisis grfico utilizando como herramienta el software Data Studio 4) Utilizar el software Data Studio para verificacin de parmetros estadsticos respecto a la informacin registrada.

4.- MATERIALES Computadora personal con programa Data Studio instalado Interface USB Link Sensor de temperatura Balanza Calormetro Cuerpo metlicos problema Rollo de cobre Probeta graduada Vaso precipitados 250 ml Pinza universal Nuez doble (3) Bases (2) Varillas (3) Fuente de calor Agitador.5.- FUNDAMENTO TERICO

5.1. Calor especfico.El calor especfico (c) de una sustancia, es la cantidad de calor (medido en caloras) requerido para que un gramo de dicha sustancia, eleve su temperatura en 1 C.El calor ganado o perdido por un cuerpo es igual al producto de sus masas, su calor especfico y el cambio de temperatura.

El mtodo ms comn usado en la determinacin de cambios de calor es el mtodo de las mezclas, basado en el principio de la conservacin de la energa, en el cual dos o ms sistemas que tienen temperaturas diferentes son puestos en contacto, de tal forma que intercambien calor hasta que todos ellos adquieren la misma temperatura (temperatura de equilibrio). Como un resultado del intercambio, los cuerpos de ms alta temperatura cedern calor a los cuerpos de temperatura ms baja, de manera que la cantidad de calor perdido por algunos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganado por los otros.Un cuerpo de masa M, cuyo calor especifico c se desea determinar es calentado hasta alcanzar una temperatura T y luego introducido rpidamente a un calormetro de masa Mc, y cuyo calor especifico cc el cual contiene en su interior una masa de agua MA, todos estos a una temperatura inicial Ti. La mezcla alcanzara una temperatura intermedia de equilibrio TEq.Aplicando el principio de conservacin de la energa tendremos que el calor perdido por el cuerpo debe ser igual al calor absorbido por el agua, el calormetro y el termmetro.

Esto es:

De donde:

Que nos determina el calor especfico c del cuerpo. Este es el fundamento del mtodo de las mezclas. Es necesario observar que este mtodo solo conduce a la determinacin del calor especfico promedio en un intervalo de temperaturas un poco amplio.El calormetro que usaremos est cubierto de una envoltura de materialtrmicamente aislante para minimizar tanto la perdida como la absorcin de calor, pero no elimina este factor completamente ya que es prcticamente imposible aislar cualquier sistema del medio que lo rodea y eliminar un intercambio de calor.El equivalente en agua es un trmino frecuentemente en calorimetra.Es la masa de agua que requiere la misma cantidad de calor para aumentar su temperatura en un grado como el que se requiere para aumentar la temperatura del cuerpo en un grado. El equivalente del agua es el producto de la masa de un cuerpo y la capacidad trmica del material del cuerpo.

6. PROCEDIMIENTO

Experiencia del calor especifico de slidos. Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocer el sensor de temperaturapreviamente insertado a la interface USB Link. Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic sobre el icono CONFIGURACION y lo configuramos para que registre un periodo de muestreo de 10 hz en C. Luego presione el icono del SENSOR DE TEMPERATURA luego seleccione numrico y cambie a 2 cifras despus de la coma decimal, segn datos proporcionados por el fabricante el sensor mide en el rango de -35 C a 135 C con un paso de 0.01 C. Una vez calibrado el sensor arrastramos el icono Grfico sobre el icono sensor de temperatura y seleccionamos la grfica temperatura vs tiempo, luego hacemos el montaje de la figura 6.1.1.

Fig.6.1.1.Primermontaje. Inicie la toma de datos introduciendo 200 ml de agua en el calormetro y oprimiendo el botn inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio. Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la temperatura inicial Tidel sistema calormetro, agitador y agua.

Al momento de medir la masa de agua que introducir en el matraz cuide de no mojar la balanza. Coloque en el vaso de precipitados 200 ml de agua, conjuntamente con el cuerpo y usando el mechero calintelo hasta que el agua hierva, de esta forma la temperatura T del cuerpo ser la misma que la del agua hirviendo (100 C aproximadamente). Oprima el botn inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio.

Rpida y cuidadosamente introduce el cuerpo dentro del calormetro, agite el agua con el fin de crear corrientes de conveccin y distribuir el aumento de temperatura a todo el recipiente. Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la temperatura ms alta registrada. Esta ser la temperatura de equilibrio TEq. Repita el proceso hasta completar 2 mediciones, con 3 cuerpos metlicos diferentes y llene las tablas 6.1 al 6.3. Datos tericos tiles

TABLA 4.1.

TABLA 4.2.

TABLA 4.3.

6.1.1 Podras determinar el calor especfico de las muestras usadas en este experimento enfriando el metal a la temperatura del hielo en vez de calentarlo como se hizo en la experiencia? Explica.

No, ya que el calor especfico es la cantidad de calor que se necesita para elevar un grado centgrado a un determinado cuerpo, si se enfra dicho cuerpo a cero grados centgrados no existira calor.

6.1.2 Podras determinar el calor especfico de una sustancia desconocida sin necesidad de hacer uso de una sustancia de referencia como el agua? Explica.

S, sabiendo su masa, su diferencia de temperatura y la energa inerte que posee un cuerpo (calor).

6.1.3 Si se duplicara el espacio entre las paredes de los recipientes del calormetro Variara el intercambio de calor?, explique su respuesta.

Si porque el espacio del calormetro seria el doble de lo que era y habra menos transferencia de calor del exterior para que pueda entrar calor o tambin pudiera salir al menos se puede decir que a mayor espacio de las paredes del calormetro el sistema se vuelve ms hermtico.

6.1.4 Qu viene a ser la energa calorfica absorbida por una sustancia cuando la temperatura es incrementada?

El aumento de la energa interna y la disminucin de la entropa,ya que al aumentar la temperatura de un sistema, aumentan su energa interna reflejada en el aumento del calor del sistema completo o de la sustancia.

Experiencia de la determinacin de la temperatura de un cuerpoincandescente. Conserve la configuracin de la parte anterior. Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocer el sensor de temperatura previamente insertado a la interface USB Link. Inicie la toma de datos introduciendo los 100 ml de agua en el calormetro y oprimiendo el botn inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio. Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la temperatura inicial Tidel sistema calormetro, agitador y agua. Caliente el rollo de cobre directamente con tu mechero sujetndolo con la pinza, hasta que se ponga incandescente. En esta forma la temperatura T del rollo de cobre incandescente ser la misma que la de la fuente de calor. Oprima el botn inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio. Rpida y cuidadosamente introduce el rollo de cobre incandescente dentro del calormetro. Agita el agua en el calormetro. Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la temperatura ms alta registrada. Esta ser la temperatura de equilibrio TEq.

Complete la tabla 4.4. Borre las mediciones incorrectas, no almacene datos innecesarios.

TABLA 4.4.

Clase de metal usado Cobre CuCalor especifico terico Cu0.0931cal/grc

Medicin1

Masa del calormetro MCDespreciable

Masa del cuerpo metlico M7 g

Masa del agua 100 g

Temperatura inicial del sistema Ti 17.2 c

Temperatura inicial del cuerpo caliente T 1 082 c

Temperatura de equilibrio TEq21.7 c

Calor especifico experimental0.0727 cal/grc

Error porcentual21.86 %

6.2.1 Cunto es el equivalente en agua del calormetro?

El equivalente en agua del calormetro es:

C = 20 cal/grc

6.2.2 Qu evidencia dan los resultados de esta experiencia para justificar que el agua tiene un calor especfico ms alto que el material considerado?

La evidencia son los resultados obtenidos del calor especifico en las tablas 1, 2, 3 y 4; donde se demuestran que sus calores son menores a uno, por lo tanto el agua cuyo calor especifico es uno es el mas alto.

6.2.3 Si la temperatura del rollo de cobre hubiera sido 900 C Cul hubiera sido la temperatura deequilibrio de la mezcla?

La temperatura de equilibrio de la mezcla seria:

TEq = 59.83 c

6.2.4 Qu porcentaje de error has introducido al despreciar el equivalente en agua del termmetro? Demuestra tu respuesta.Error porcentual de cobre es de 0.2 %Error porcentual del hierro es de 2.5 %Error porcentual del aluminio es de 3.4 %

Estos resultados se encontraron en 2 muestras de cada material y se pusieron el error porcentual ms bajo que se encontr en cada material.

6.2.5 Cmo podras medir la temperatura de una estrella?

Se podra medir mediante las radiaciones que emiten.Segn una ley descubierta por W. Wien en el siglo XIX, la longitud de onda del mximo de intensidad es inversamente proporcional a la temperatura absoluta de la fuente. En rigor, la ley de Wien slo es vlidad para la radiacin emitida por un cuerpo ideal denominado cuerpo negro, que absorbe toda la radiacin que recibe y que sirve a los fsicos como referencia.Entonces se podra decir que aun no hay forma exacta de medir la temperatura a una estrella.

7.- OBSERVACIONES:- Cuando medimos la temperatura del agua fra y la temperatura del agua en su punto de ebullicin, al mezclarnos, encontramos la temperatura de equilibrio.- Esta temperatura pudimos medir gracias al sensor y al programa software data studio.- Al hacer contacto los slidos con el agua en su mximo punto de ebullicin, este solido absorbi calor, hasta que el agua y el slido estn a temperatura de equilibrio.

8.- CONCLUSIONES:

- Aprendimos a realizar anlisis grficas de la variacin de la temperatura utilizando como herramienta el software data studio.- Utilizamos tambin el software data studio para la verificacin de parmetros estadsticos respecto a la informacin registrada.- Determinamos la capacidad calorfica del calormetro.- Determinamos el calor especifico e los cuerpos slidos por el mtodo de las mezclas.9.- BIBLIOGRAFIATecsup. (2012 - I). Gua del laboratorio de Fsica I .Introduccion. (s.f.). Recuperado el 7 de Abril de 2012, de http://www.monografias.com/trabajos35/calor-especifico/calor-especifico.shtmlObjetivo. (s.f.). Recuperado el 7 de Abril de 2012, de http://www.monografias.com/trabajos35/calor-especifico/calor-especifico.shtml

Alumno(s) :Auquilla Huayna Erick Samuel

Atencio Ortiz Alex

Ccahuana Anahui Guido Nilton

Bravo Arredondo carlo

Programa :

Profesor :Juan Carlos grande

Fecha de entrega :11912HORA:

Curso: fsica ICdigo: G06113LABORATORIO N1Calor especfico de slidos. Determinacin de la temperatura de un cuerpo incandescente