Estudiante

Calor específico

Objetivos:
a) Comprobar la ley de la conservación de la energía en un proceso que intercambia calor
b) Determinar el calor específico de un metal

Materiales:
Cuerda
Mechero
Soporte
Aro
Malla
Termómetro
Beaker de 100 mL
Objeto metálico
Vaso depoliestireno
Balanza

Teoría
El calor específico (c) es la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (Kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial.
Se expresa en Julios por Kilogramo y Kelvin; en ocasiones también se expresa en Calorías porgramo y grado Centígrado.
El principio de la conservación de la energía está representado por Q ganado = - Q perdido.

Procedimiento:
1. Llenamos con agua el beaker, hasta la mitad aproximadamente. Pusimos el beaker sobre la malla de asbesto, encendimos el mechero comenzando el calentamiento.
2. Mientras esperamos que el agua hirviera, medimos en la balanza lamasa del objeto metálico y la del vaso de poliestireno.
3. Llenamos el vaso de poliestireno con agua, aproximadamente, hasta la mitad y pesamos nuevamente el conjunto en la balanza. Medimos la temperatura del agua en el vaso de poliestireno.
4. Cuando el agua del beaker estubo en ebullición, atamos la cuerda al objeto metálico y lo sumergímos en el agua, dejando la cuerda por fuera. Espere queel agua estuviese nuevamente en ebullición y medimos la temperatura del agua, que fue la misma temperatura del objeto metálico.
5. Tomamos la cuerda, sacamos el objeto metálico del agua en ebullición y rápidamente lo introducimos en el vaso de poliestireno.
6. Agitamos suavemente con el termómetro el agua del vaso de poliestireno durante dos minutos. Cuando la temperatura del agua fue constante,anotamos este valor como la temperatura final del sistema.

Cálculos y resultados

Masa del objeto …............... 50.15g
Masa del agua ..................... 71.78g
Temperatura agua …............ 24°C
Temperatura del objeto ….... 96°C
Temperatura final …............. 28°C


1. Q ganado agua = - Q perdido objeto
(m agua)(c agua)(Δ T agua) = - (m objeto)(c objeto)(ΔT objeto)Reemplazando
(71.78g)(1cal/g°C)(4°C) = - (50.15g)(c objeto)(-68°C)

Resolviendo
0.084 cal/g°C = c objeto

2. c Fe = 0.11 cal/g°C

% error = V teórico – V experimental x100
V teórico

Reemplazando
% error = (0.11 cal/g°C – 0.084 cal/g°C) x 100
0.11 cal/g°CResolviendo
% error = 24

Causas de error
 El calor específico del agua con el que se trabajó fue para agua pura; el agua con el que trabajamos no fue pura.
 El calor de la masa se altera en el momento de pasarla al vaso de poliestileno.
 El objeto es una aleación; el calor específico utilizado para los cálculos fue la del Fe.
 Los instrumentos de medida no son losuficientemente precisos y muestran resultados aproximados y poco exactos.

Respuestas a las preguntas

1.a La ley de Dulong y Petit consiste en que el calor atómico de todos los elementos en estado sólido (con pocas excepciones) presenta valores próximos a 25 J/(mol K)(o sea, 6 cal/(mol K) ).
Entendemos por calor atómico el calor intercambiado por un átomo-gramo de sustancia cuando su temperaturavaría un 1 K y es igual al producto de la masa atómica del elemento por su calor específico. Como el número de átomos contenido en un átomo-gramo de sustancia es el mismo (número de Avogadro) para todos los elementos, se infiere que se requiere aproximadamente la misma cantidad de calor por átomo para producir el mismo aumento de temperatura en todos los sólidos. En otras palabras, el calor...