capacidad calorifica de un solido

1. Introducción
La capacidad calorífica es la relación entre cambio de la temperatura de un cuerpo con la energía que se le suministra como calor1. Esto implica un cambio en la energía interna del cuerpo al cual se le trasfiere la energía. Para realizar la medida del cambio de la energía interna generalmente se usa un calorímetro, así se puede considerar que el proceso que se realiza esadiabático y que además se realiza a presión constante, por lo tanto △H =0. En este experimento se determinó la capacidad calorífica de un sólido usando un líquido de capacidad calorífica conocida. Este proceso se describe mediante las siguientes ecuaciones:
Para el sólido: △H1= mScS(T3-T1) (1)
Para el conjunto calorímetro-líquido:
△H2= (mLcL + CK)(T3-T2) (2)
Como △H= 0, se tiene:
△H1 + △H2 = 0;(3)
mScS(T3-T1) + (mLcL + CK)(T3-T2) = 0 (4)
Conociendo la masa del sólido, masa del líquido, capacidad calorífica del líquido y la capacidad calorífica del calorímetro se puede calcular la capacidad calorífica del sólido.
Para calcular la capacidad calorífica del calorímetro hay muchas formas. Una de la formas consiste en hacer pasar corriente por una resistencia sumergida en un líquidode capacidad calorífica conocida. Si se supone que el proceso es adiabático se tiene que la energía se reparte entre el calentamiento del líquido y el calor absorbido por las paredes. Entonces se tiene:
VIt= (mLcL + CK) (TF – TO) (5)
De la ecuación 5 se deduce:
TF = TO + VI/((mLcL + CK) ) t (6)
De donde se desprende que la relación entre el tiempo que se hacer circular la corriente y latemperatura es lineal.
2. Resultados
De los datos de tiempo y temperatura obtenidos durante la práctica se puede hallar la capacidad calorífica del calorímetro, se obtiene la siguiente relación:

Gráfica 1 Determinación de CK del calorímetro.
Al hacer la regresión lineal en Origin se obtiene un valor de coeficiente de determinación de 0.9978, la pendiente de la recta es de 0.02408.Utilizando este valor en la ecuación 6 se obtiene una capacidad calorífica del calorímetro de 529.46 J/ °C.
Una vez que se tiene CK se puede hallar la capacidad calorífica del sólido reordenando la ecuación 4, se obtiene:
Cs= -((mLcL + CK)(T3-T2) )/(ms(T3-T1) ) (4’)
Al graficar los datos obtenidos de las curvas de enfriamiento se obtienen:

Gráfica 2 Curvas de enfriamiento.
Al utilizar laecuación 4’ se obtiene las siguientes capacidades caloríficas para el aluminio:
Curva de enfriamiento 1: CS = 2.30 J/g °C
Curva de enfriamiento 2: CS = 1.83 J/ g °C
Curva de enfriamiento 3: CS = 2.41 J/ g °C
De estos valores de obtiene un promedio para la capacidad calorífica de 2.18 J/ g °C para el aluminio. El error porcentual del valor obtenido es de 143.03% en comparación con el valorhallado en la literatura que es de 0.897 J/ g °C1.
3. Discusión de resultados
Para realizar esta práctica se supuso un proceso adiabático, claramente eso es una idealización ya que no se puede tener una pared que impida completamente en intercambio de energía del sistema con los alrededores. Sin embargo, considerar que se trata de un proceso adiabático a presión constante permite simplificar loscálculos que se realizan para hallar tanto la capacidad calorífica del calorímetro como la del sólido.
Para conocer la capacidad calorífica del calorímetro se hace uso del principio de conservación de masa-energía, ya que se suministra energía en un líquido contenido en el calorímetro, como se asume un proceso adiabático, se puede suponer que la energía sólo se transfiere al líquido y a las paredesdel calorímetro. La energía fue suministrada al calorímetro utilizando una fuente reguladora de corriente y voltaje. Para conocer la cantidad de energía suministrada se tiene que conocer la potencia que se suministró durante un determinado tiempo. Como la fuente suministraba el voltaje y la corriente de forma continua se obtiene la parte izquierda de la ecuación 5. Una vez que se sabe la...