CALOR ESPECÍFICO.docx

MEXICO. Principios de transferencia de calor. Frank Kreith,Raj M. Manglik,Mark S.
Guía Laboratorio Termodinámica Calor Específico, Universidad de Boyacá.
INSTRUMENTOS DE LABORATORIO, Vaso de precipitado, recuperado en http://www.instrumentosdelaboratorio.net/2012/08/vaso-de-precipitado.html, 18 de agosto de 2016.
TUNJA. UPTC, página de divulgación. Tomado de: https://www.upct.es/seeu/_as/divulgacion_cyt_09/Libro_Historia_Ciencia/web/CALORIMETRO%20DE%20LAVOISIER.htm
4PERU.Valiometro.pe.Tomadode:http://www.valiometro.pe/termometro-ambiental
5 FUNCIONAMIENTO, MANTENIMIENTO DE LA PLACA CALEFACTORA. Colegio Oficial de Farmacéuticos de Segovia.
BALANZA, tomado de http://www.instrumentosdelaboratorio.net/2012/05/balanza-de-laboratorio.html
COBRE, tomado de http://www.definicionesde.info/e/cobre/
TERMOCUPULA, http://server-die.alc.upv.es/asignaturas/LSED/2003-04/0.Sens_Temp/Clasify/Termocuplas.htm

BIZCAIA. Física Estadística y Termodinámica Tomado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm



CALOR ESPECÍFICO
Angie Lorena Gallo, Yina Alexandra Pulido, María Alejandra Rodríguez
55514055, 55511529, 55514009

UNIVERSIDAD DE BOYACÁ
RESUMEN: Durante esta práctica de laboratorio se determinó el calor específico con dos procedimientos, en el primer procedimiento el del calorímetro y en el segundo de un cuerpo desconocido. Luego se realizó los respectivos cálculos y análisis de cada uno a partir de los resultados obtenidos.

INTRODUCCIÓN
El calor específico se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de la unidad de masa de un elemento o compuesto en un grado. Cuando dos cuerpos A y B a diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico, pasado un tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que ambos cuerpos experimentan la misma temperatura. La cantidad de calor Q se transfiere siempre desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura. La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura T. La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorífica del sistema.
Q=CT
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. Este fenómeno se puede podrá observara en la practica a realizar, la cual tiene como objetivo principal calcular el calor específico e destacar el fenómeno. Se calculara el calor específico del calorímetro y un material desconocido para descubrir el material de este.
MATERIALES Y EQUIPOS

Durante esta práctica de laboratorio, se utilizaron los siguientes materiales y equipos:
Vaso de Precipitado: "es un material de laboratorio que se utiliza para contener líquidos o sustancias, para así poder disolverlas, calentarlas, enfriarlas, etc.", en el caso incurrido, el vaso tiene una capacidad de 600 mL. En la siguiente Ilustración se muestra claramente la presentación de este material, el vaso de precipitado de 100 ml tiene un valor de $10.900.
Ilustración 1. Vaso de Precipitado Ilustración 1. Vaso de Precipitado
Ilustración 1. Vaso de Precipitado

Ilustración 1. Vaso de Precipitado


Calorímetro:
El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por el cuerpo. El calorímetro que se utilizó durante la práctica, soportaba 100 o c y era de marca PASCO.

Ilustración 2. Calorímetro Ilustración 2. Calorímetro
Ilustración 2. Calorímetro

Ilustración 2. Calorímetro



Plancha de calefacción: aparato de sobremesa, portátil y autónomo, que posee uno o más elementos de calefacción eléctrica, y que se emplea para calentar recipientes con líquidos, de forma controlada. La utilizada en la práctica de laboratorio fue la plancha IKA RH BASIC 2, que cuesta alrededor de 1.692.800 CO.5

Ilustración 3. Plancha de calefacciónIlustración 3. Plancha de calefacción
Ilustración 3. Plancha de calefacción
Ilustración 3. Plancha de calefacción

Balanza: La balanza es un instrumento de laboratorio que mide la masa de un cuerpo o sustancia química, utilizando como medio de comparación la fuerza de la gravedad que actúa sobre el cuerpo.
Ilustración 4. BalanzaIlustración 4. Balanza
Ilustración 4. Balanza
Ilustración 4. Balanza


Sólido: Elemento químico, metálico y sólido, de color rojizo, fácilmente deformable y buen conductor del calor y de la electricidad. 
Ilustración 5. Cilindro de cobreIlustración 5. Cilindro de cobre
Ilustración 5. Cilindro de cobre
Ilustración 5. Cilindro de cobre

Termocúpula: Es un sensor de temperatura, funciona similar al termómetro, pero digitalmente, esta es más precisa que el termómetro de mercurio, la temocópula utilizada fue la Luxometro Extech Digital De 0-400.000lux(40.000fc), que tiene un valor aproximado de 698.000 CO
METODOLOGIA Y RESULTADOS:
Ilustración 6. Montaje del experimentoIlustración 6. Montaje del experimento
Ilustración 6. Montaje del experimento

Ilustración 6. Montaje del experimento

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
En esta práctica de laboratorio se realizó dos procedimientos para hallar el calor específico, en el cual se determinara el calor específico del calorímetro en el primer procedimiento y en el segundo el calor específico de un sólido:
PROCEDIMIENTO 1
Determinar el calor específico del calorímetro:
Mida la masa del vaso interior del calorímetro (mc)
Vierta en el calorímetro 25 ml de agua (m1) a temperatura ambiente (Ti)
Aísle el calorímetro y mida la temperatura de equilibrio (Ti)
Caliente agua hasta elevar su temperatura a 85°C
Vierta en el calorímetro 60ml de agua (m1) mezclándola con la los 25 ml iniciales
Mida la temperatura de equilibrio (Tf)

Masa del calorímetro
376,22 gr
Masa del agua Fría (200ml)
195,4gr
Temperatura de equilibrio agua fría y calorímetro
18,12 °c
Masa del agua caliente (400ml)
390,8gr
Temperatura de equilibrio
54,26°c
Capacidad calorífica del calorímetro
1,531
Tabla1.Resultados obtenidos procedimiento 1.(calorímetro)



Tabla 2. Promedios de cinco temperaturas tomadas.
Temperatura
Agua Fría
Ebullición del Agua
De equilibrio
1
18,1 °C
86,9°C
54,7°C
2
18,1°C
86°C
54,1°C
3
18,1°C
85,3°C
54,1°C
4
18,2°C
84,1°C
54,2°C
5
18,1°C
83°C
54,2°C
PROMEDIO
18,12°C
85,06°C
54,26°C

Cálculos para determinar el calor especifico del calorímetro:
ck= mca*CcaTica-T-mf*cf(Tff-Tif)mk(T-Tik)

Reemplazamos los datos
ck=390,8gr*4,186Jgr°c85,06°c-54,26°c195,4gr*4,186Jgr°c(18,12°c)-54,26°c)376,22gr(56,26°c-18,12°c)

ck= 1,531 J/g°c
ANÁLISIS
En la tabla 1, se puede observar que la capacidad calorífica encontrada fue de 1,531 J/gr°c, esta es la cantidad de calor que hay que suministrar para elevar la temperatura. Pero hay que tener en cuenta que los resultados obtenidos no fueron los esperados, puesto que hubo errores durante el procedimiento, por lo tanto el tanto de error ha de ser muy alto. Claramente hubo una transferencia de calor durante el procedimiento, pero factores, como la masa del agua caliente con respecto a la fría, influyeron en los resultados erróneos; ya que tomamos solo la masa de la segunda, dejando a un lado la de la primera, por lo que se decidió duplicar la masa del agua fría debido a que en cantidad volumétrica era la mitad (200ml).También la relación de cantidad de agua fría y agua caliente, puesto que debido al tamaño del calorímetro , no se agregó las cantidades indicadas de estas.
En la tabla 2 se puede evidenciar los cambios de temperaturas, la temperatura inicial (Agua fría) y el punto de ebullición arrojado experimentalmente el cual fue de 85,06°C muy cercano al valor teórico de 100°C, Así mismo se observa la temperatura en que se cumple la ley cero de la termodinámica, pues a una temperatura de 54,26°C se presenta un equilibrio, pues la temperatura es constante en este punto.
PROCEDIMIENTO 2

Determinar la masa del material:

Medir la masa total (calorímetro, material y termómetro)
Agregar 200 ml de agua al calorímetro junto con el sólido a Temperatura ambiente
Medir su Temperatura de equilibrio
Calentar agua hasta elevar su temperatura a 70°C
Verter en el calorímetro 100ml de agua mezclándola con la los 25 ml iniciales
Tomar temperatura de equilibrio
Repetir este procedimiento para el sólido

Tabla 3.Resultados obtenidos procedimiento 2(solido desconocido).

Solido (cobre)
Masa del solido
70gr
Masa del calorímetro
376,22gr
Masa del agua fría (100ml)
98,4gr
Masa del agua caliente (200ml)
200,1gr
Calor especifico del calorímetro
1,531 J/gr°c
T inicial del solido
19,82 °C
T inicial del agua
19,82°C
T inicial del calorímetro
19,82°C

Tabla 4. Promedios de cinco temperaturas tomadas.
Temperatura
Agua Fría
Ebullición del Agua
De equilibrio
1
19,1°C
76,2°C
50,3°C
2
20,3°C
74,3°C
50,1°C
3
19,8°C
73,5°C
50°C
4
20,1°C
72,5°C
49,8°C
5
19,8°C
71°C
49,7°C
PROMEDIO
19,82°C
73,5°C
49,98°C

Para determinar el calor especifico del solido:
Cm=mca*ccaTica-T+mk*ckTik-T+mf*cf(Tif-T)mm(T-Tm)
Reemplazamos los datos
200,1gr*4,186Jgr°c73,5°c-49,98°c+376,22gr*1,531Jgr°c19,82°c-49,98°c+98,4gr*4,186Jgr°c(19,82-49,98°c)70gr(49,98°c-19,82°c)
cm= 1.103 J/g°c
ANÁLISIS
En la tabla 3, se puede observar que la capacidad calorífica del solido desconocido fue de 1.103 J/g°c esta es la cantidad de calor que hay que suministrar para elevar la temperatura, al igual que en el anterior procedimiento tampoco se obtuvieron los resultado obtenidos, debido a los mismos factores obtenidos anteriormente, por la relación entre las cantidades de agua fría y caliente, en cuanto a la medida de su masa y la cantidad. Inicialmente supimos que el material del solido era cobre, puesto que al buscar el calor especifico real o teórico este es de 390 J/g°c y al compararlo con el resultado obtenido experimentalmente y calculado a partir de un balance de energía, este fue de 1.103 J/g°c, claramente se nota que el rango de error es demasiado alto pues hay dos órdenes de magnitud de diferencia.

ANÁLISIS DE RESULTADOS:
Al realizar los respectivos procedimientos se observó que algunos errores durante el procedimiento pueden hacer que el resultado varíe demasiado con respecto al real, pues los que se obtuvieron durante el laboratorio no se acercaban si quiera a estos. Aun si durante la práctica fue evidente la transferencia de calor y a pesar de los fallidos resultados se evidencio el concepto de calor específico.
También se evidencio que hubo implicado un balance de energía para hallar el calor específico, y la capacidad calorífica varía según las diferentes sustancias y materiales.

CONCLUSIONES
Se observó que las distintas sustancias y materiales tienen diferente capacidad calorífica.

Los principales factores que afectaron los resultados fueron la relación agua caliente agua fría, en cuanto a masa y cantidad.

Se observó que cuanto mayor sea la capacidad calorífica de una sustancia, mayor será la cantidad de calor entregada a ella para subir su temperatura.

En la práctica el calorímetro fue indispensable para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos, es decir el calor específico de un cuerpo y también las cantidades de calor que liberan o absorben estos; se pudo observar cuando se determinó el calor específico del calorímetro y del sólido (cilindro de cobre).

Se pudo concluir en la práctica que el calor es energía que es transferida de un sistema a otro, debido a que se encuentran a diferentes niveles de temperatura. Por esta razón, al poner los dos cuerpos en contacto, el que se encuentra a mayor temperatura transfiere calor al otro hasta que se logra el equilibrio térmico.



RECOMENDACIONES:
Durante esta práctica de laboratorio surgieron inconvenientes en cuanto al materia el trabajo, pues los implementos no se acomodaban a las necesidades durante la experimentación; lo cual pudo verse influenciado en los resultados obtenidos, por ende se recomienda asegurarse de que los equipos puedan ser utilizados para ciertas cantidades de sustancias.