laboratorio 5 fisica 2 uni

7/25/2019 Laboratorio 5 Fisica 2 UNI

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INDICE

Introduccin

Objetivos

Fundamento Terico

Representacin Esquemtica

Hoja de Datos

Clculos y Resultados

Observaciones

Recomendaciones

Conclusiones

iblio!ra"#a

INTRODUCCIN


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El presente in"orme de laboratorio de "#sica$ que tiene por t#tulo %C&'OR

E()ECIFICO* la cual pertenece a la seccin que se encuentra bajo la

direccin del in!+ ,os- )ac.as$ pro"esor del curso de "#sica II de la "acultad de

in!enier#a /ecnica

Con este e0perimento se pretende que el estudiante de in!enier#a observe el

%C&'OR E()ECIFICO* y a partir de ello identi"ique las principales ma!nitudes

que intervienen$ y visualice los valores que -stas toman en distintos casos$ as#

como las variaciones que e0perimentan en diversos instantes y posiciones+

Tambi-n es una nueva oportunidad que tenemos los alumnos pertenecientes al

!rupo$ para poder dar un aporte que sea 1til a nuestros compa2eros$ con los

cuales intercambiaremos in"ormacin sobre el tema desarrollado$ resultados$ y

as# sacar conclusiones$ con las cuales sacar recomendaciones para mejorar el

e0perimento reali3ado+

4ueremos a!radecer a la "acultad de ciencia por el pr-stamo de su laboratorio$

adems al in!+ ,os- )ac.as por el tiempo brindado .acia nosotros y por su

conocimiento que nos transmite en cada e0perimento

)or 1ltimo esperamos que este trabajo sea de su a!rado+


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OBJETIVOS

Determinar la capacidad calor#"ica de un calor#metro+ Determinar el calor espec#"ico de di"erentes muestras solidas mediante

el uso de un modelo dinmico sencillo+ Estudiar el e"ecto de la trans"erencia de calor entre el calor#metro y la

muestra a anali3ar+ 5eri"icar e0perimentalmente las distintas ecuaciones de cantidad de

calor 647+ &plicar la 'eyde Equilibrio T-rmico a sistemastermodinmicos+ &plicar la conservacin de la ener!#a en sistemas con trans"erencia de

calor+ Reconocer el calor como una "orma de ener!#a+ &"ian3aremos los conceptos de calor$ temperatura$ calor espec#"ico$

capacidad calor#"ica+

FUNDAMENTO TERICO
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml


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CALOR ESPECFICO

El calor especfcoes una ma!nitud "#sicaque se de"ine como la cantidad de

calorque .ay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema

termodinmico para elevar su temperatura en una unidad 68elvin o !radoCelsius7+ En !eneral$ el valor del calor espec#"ico depende de dic.a

temperatura inicial+ (e la representa con la letra 6min1scula7+

En "orma anlo!a$ se de"ine la capacidad calor#"icacomo la cantidad de calor

que .ay que suministrar a toda la e0tensin de una sustancia para elevar su

temperatura en una unidad 68elvin o !rado Celsius7+ (e la representa con la

letra 6may1scula7+

)or lo tanto$ el calor espec#"ico es la capacidad calor#"ica espec#"ica$ esto es

+

El calor espec#"ico es una propiedad intensivade la materia$ por lo que es

representativo de cada sustancia9 por el contrario$ la capacidad calor#"ica es

una propiedad e0tensivarepresentativa de cada cuerpo o sistema particular+

Cuanto mayor es el calor espec#"ico de las sustancias$ ms ener!#a calor#"icase necesita para incrementar la temperatura+ )or ejemplo$ se requiere oc.o

veces ms ener!#a para incrementar la temperatura de un lin!ote de ma!nesio

que para un lin!ote de plomode la misma masa+

El t-rmino :calor espec#"ico: tiene su ori!en en el trabajo del "#sico ,osep.

lac8$ quien reali3 variadas medidas calorim-tricasy us la "rase %capacidad

para el calor*+ En esa -poca la mecnicay la termodinmicase consideraban

ciencias independientes$ por lo que actualmente el t-rmino podr#a parecerinapropiado9 tal ve3 un mejor nombre podr#a ser transferencia de energa

calorfica especfica$ pero el t-rmino est demasiado arrai!ado para ser

reempla3ado+

El calor especfco !e"o 6 7 correspondiente a un cierto intervalo de

temperaturas se de"ine en la "orma;
http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_intensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorimetr%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_intensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_extensivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Plomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Blackhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorimetr%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica


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Donde es la trans"erencia de ener!#a en "orma calor#"ica entre el sistema y su

entorno u otro sistema$ es la masa del sistema 6se usa una ncuando se trata

del calor espec#"ico molar7 y es el incremento de temperatura que

e0perimenta el sistema+ El calor especfco 6 7 correspondiente a una

temperatura dada se de"ine como;

El calor espec#"ico 6 7 es una "uncin de la temperatura del sistema9 esto es$

+ Esta "uncin es creciente para la mayor#a de las sustancias 6e0cepto paralos !ases monoatmicosy diatmicos7+ Esto se debe a e"ectos cunticos que

.acen que los modos de vibracin est-n cuanti3ados y slo est-n accesibles a

medida que aumenta la temperatura+ Conocida la "uncin $ la cantidad de

calor asociada con un cambio de temperatura del sistema desde la temperatura

inicial Tia la "inal Tfse calcula mediante la inte!ral si!uiente;

En un intervalo donde la capacidad calor#"ica sea apro0imadamente constante

la "rmula anterior puede escribirse simplemente como;

Cantidad de sustancia

Cuando se mide el calor espec#"ico en ciencia e in!enier#a$ la cantidad desustancia es a menudo de masa$ ya sea en !ramoso en 8ilo!ramos$ ambos del

(I+ Especialmente en qu#mica$ sin embar!o$ conviene que la unidad de la

cantidad de sustancia sea el molal medir el calor espec#"ico$ el cual es un

cierto n1mero de mol-culas o tomos de la sustancia+ Cuando la unidad de la

cantidad de sustancia es el mol$ el t-rmino calor especfico molarse puede

usar para re"erirse de manera e0pl#cita a la medida9 o bien usar el t-rmino

calor especfico msico$ para indicar que se usa una unidad de masa+
http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monoat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monoat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol


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Co#cep$os relaco#a"os

Hay dos condiciones notablemente distintas bajo las que se mide el calor

espec#"ico y -stas se denotan con su"ijos en la letra c+ El calor espec#"ico de los

!ases normalmente se mide bajo condiciones de presinconstante 6(#mbolo;cp7+ 'as mediciones a presin constante producen valores mayores que

aquellas que se reali3an a volumen constante 6cv7$ debido a que en el primer

caso se reali3a un trabajo de e0pansin+

El cociente entre los calores espec#"icos a presin constante y a volumen

constante para una misma sustancia o sistema termodinmico se denomina

coe"iciente adiabtico y se desi!na mediante la letra !rie!a 6!amma7+ Este

parmetro aparece en "rmulas "#sicas$ como por ejemplo la de la velocidad del

sonidoen un !as ideal+

El calor espec#"ico de las sustancias distintas de los !ases monoatmicosno

est dado por constantes "ijas y puede variar un poco dependiendo de la

temperatura+ )or lo tanto$ debe especi"icarse con precisin la temperatura a la

cual se .ace la medicin+ &s#$ por ejemplo$ el calor espec#"ico del a!ua e0.ibe

un valor m#nimo de =? cal@6!AB7 para la temperatura de $? C$ en tantoque vale $


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U#"a"es "e calor especfco

En el (istema Internacional de nidades$ el calor espec#"ico se e0presa en

julios por 8ilo!ramo y por 8elvin 6,A8!JABJ79 otra unidad$ no perteneciente al (I$

es la calor#a por !ramo y por 8elvin 6calA! JABJ7+ &s#$ el calor espec#"ico del a!uaes apro0imadamente cal@6!AB7 en un amplio intervalo de temperaturas$ a la

presin atmos"-rica9 e0actamente calA!JABJ en el intervalo de $? C a

?$? C 6por la de"inicin de la unidad calor#a7+

En los Estados nidos$ y en otros pocos pa#ses donde se si!ue utili3ando el

(istema &n!losajn de nidades$ el calor espec#"ico se suele medir en T

6unidad de calor7 por libra 6unidad de masa7 y !rado Fa.ren.eit 6unidad de

temperatura7+

'a T se de"ine como la cantidad de calor que se requiere para elevar un

!rado Fa.ren.eit la temperatura de una libra de a!ua en condiciones

atmos"-ricas normales+

FACTORES %UE AFECTAN EL CALOR ESPECFICO

'as mol-culas tienen una estructura interna porque estn compuestas de

tomos que tienen di"erentes "ormas de moverse en las mol-culas+ 'a ener!#a

cin-tica almacenada en estos grados de libertad internosno contribuye a la

temperatura de la sustancia sino a su calor espec#"ico+

C&LCULOS ' RESULTADOS
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/British_thermal_unithttp://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_masa)http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Fahrenheithttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_Unidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/British_thermal_unithttp://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_masa)http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Fahrenheit


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DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD CALORFICA DEL CALORMETRO

Teniendo en cuenta el "undamento terico

Calor !anado por un cuerpo K calor perdido por el otro

Qganado=Qperdido

)or de"inicin; Q=mceT

Dnde;

Q1 ; Calor !anado por el a!ua+

Q2 ; Calor !anado por el calor#metro+

Q3 ; Calor perdido por el a!ua+

C ; Capacidad calor#"ica+

)ara el a!ua se sabe que; ce=1 cal

g

Ecuaciones;

Q1+Q

2=Q

3

m1. (ce agua ) (TTa )+m (ce calormetro ) (TTa )=m2 (ceagua ) (TbT)

244 . (1 ) (3921 )+m (cecalormetro )(3921)=230.(1)(6439)

C=m.ce=75.444 cal

g


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CALOR ESPECFICO DE LOS SLIDOS

PROBLEMA N()*

A+ Determinar el calor espec#"ico de la masa +

Ecuaciones;

Qganado=Qperdido

Q1+Q

2=Q

3

ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m1 .(ceagua ) .(TbT)

)ero;

C=mce=74 cal /

9

ma=170 g

9

m1=76,9g

250 . (1 ) (2521 )+75,44 4 . (2521 )=77 .(cemasa1)(6725)

cemasa1=0,4025 cal

g

PROBLEMA N(,*

B+ Determinar el calor espec#"ico de la masa L+

Ecuaciones;

Qganado=Qperdido

Q1+Q

2=Q

3


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ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m2 . (ceagua ) .(TbT)

)ero;

C=mce=74 cal / 9 ma=160 g 9 m2=111g

250 . (1 ) (2521 )+75,444. (2521 )=88. (cemasa2)(8023)

cemasa2=0,2595 cal

g

PROBLEMA N(-*C+ Determinar el calor espec#"ico de la masa +

Ecuaciones;

Qganado=Qperdido

Q1+Q

2=Q

3

ma (ceagua ) (TTa )+C . (TTa )=m3 . (ceagua ).(TbT)

)ero;

C=mce=74 cal / 9 ma=160 g 9 m2=87,9 g

250 . (1 ) (2621)+74. (2621 )=160 .(cemasa2)(8326)

cemasa2=0,1784 cal

g


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OBSERVACIONES

Es importante distin!uir entre capacidad calor#"ica y calor espec#"ico$ el

primer t-rmino alude al objeto y el se!undo al material del cual est

.ec.o+ 'a tapa del calor#metro no es muy .erm-tica$ por lo que el medio in"luye

en cierto modo en la temperatura de equilibrio+ 'a probeta tiene un mar!en de error en la medicin$ as# que la cantidad

de a!ua en equilibrio no es e0acta+ 'as pie3as metlicas calentadas no lle!aban a variar considerablemente

la temperatura del a!ua+ (e observa que cada ve3 que transvasamos el a!ua$ se pierde cierta

cantidad de a!ua+ Estamos incurriendo a un error en los clculos$ pues no consideramos la

p-rdida de la temperatura del metal en el momento que se retira del

sistema que le entre!a calor para despu-s sumer!irlo en el sistema de

prueba+ (e observ que lue!o de calentar el a!ua y apa!ar el mec.ero$ la

medida que se observaba en el termmetro disminu#a rpidamente en

apro0imadamente ? a < C$ lue!o se!u#a disminuyendo pero ms

despacio 6de manera casi imperceptible7+


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En nuestros clculos no .emos incluido el calor que absorbe el metal

del termmetro+

RECOMENDACIONES

(e recomienda el uso de !uantes aislantes del calor$ para prevenir

cualquier accidente de quemadura$ ya que se trabaja a temperaturas

mayores a ?


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CONCLUSIONES

En el clculo del calor especi"ico de las muestras slidas 6"ierro$

aluminio$ plomo7 se encontr que nuestros valores .allados distan

considerablemente de los valoras promedio encontrados en los te0tos de

"#sica+ )ese a esto se !uarda una correcta proporcin en los resultados+ El calor es ener!#a que es trans"erida de un sistema a otro$ debido a que

se encuentran a di"erentes niveles de temperatura+ )or esta ra3n$ al

poner los dos cuerpos en contacto$ el que se encuentra a mayor

temperatura trans"iere calor al otro .asta que se lo!ra el equilibrio

t-rmico+ Distintas sustancias tienen di"erentes capacidades para almacenar

ener!#a interna al i!ual que para absorber ener!#a y una buena parte de

la ener!#a .ace aumentar la intensidad de las vibracin de las redes

atmicas y este tipo de movimientoes el responsable del aumento en latemperatura+

Cuando la temperatura del sistema aumenta 4 y MT se consideran

positivas$ lo que corresponde a que la ener!#a t-rmica "luye .acia el

sistema$ cuando la temperatura disminuye$ 4 y MT son ne!ativas y la

ener!#a t-rmica "luye .acia "uera del sistema+ El equilibrio t-rmico se establece entre sustancias en contacto t-rmico

por la trans"erencia de ener!#a$ en este caso calor9 para calcular la

temperatura de equilibrio es necesario recurrir a la conservacin de
http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/conservacion-energia-mecanica/conservacion-energia-mecanica.shtml


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ener!#aya que al no e"ectuarse trabajomecnico la ener!#a t-rmica total

del sistema se mantiene+ (e concluye que los tres tipos de materiales tienen di"erentes valores$ de

acuerdo a sus propiedades "#sicas+ (e concluye que la masa & posee mayor calor especi"ico+ (e concluye que la masa C posee menor calor especi"ico+

BIBLIO.RAFA

FN(IC& I5ER(IT&RI& 5O'/E I$ (ears$ Pemans8y$ Qoun!$

Fredman$ )earson+ FN(IC& 5O'/E I$ Tipler$ /osca$ Revert-+ FN(IC& EER&'$ urbano+ FN(IC& II$ 'eyva averos$ /os.era+

Resni8 Halliday Brane 6L


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AP/NDICE

Tabla de Calor

Ma$eral Especfco 0Ce1 F2s3# 0lf1 Vapor4ac3# 0l51

Bcal@8!+C 8,@8!+B 8,@8! 8,@8!Ace$e "e Ol5aAceroA62aAlco7olAlpacaAl2!#oA#$!o#oA42freBro#ce

Ca"!oCar83# M#eralCar83# Ve6e$alC#cCo8al$oCo8reCro!oEs$a9o/$er e$lcoFe#ol.lcer#a:erroLa"rllo Refrac$aroLa$3#Ma#6a#esoMerc2roMcaNaf$al#aN;2elOroParaf#a

Pla$aPla$#o


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Plo!oPo$asoTol2e#oV"ro

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