8 Calor Especifico

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA

1.
1.1.

CALOR ESPECIFICO
Objetivo

El prop´osito de esta pr´actica es determinar el valor del calor espec´ıfico del alcohol antis´eptico
al 70 % a partir del calor espec´ıfico del agua. Para ello, se suministra la misma cantidad de energ´ıa
a iguales volumenes de estas sustancias y se miden los correspondientes cambios de temperatura.
Como fuente de energ´ıa seutiliza radiaci´on electromagn´etica de tipo microondas generada en el
interior de un horno microondas casero.

1.2.

Materiales
Horno microondas.
Diez recipientes id´enticos pl´asticos peque˜
nos.
Dos recipientes grandes usados como dep´ositos de agua y alcohol respectivamente.
Termocupla
Balanza.
Agua y alcohol.

1.3.

Resumen te´
orico

El calor espec´ıfico es la cantidad de calor que se necesitapor unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio. La relaci´on entre calor Q y el cambio de temperatura ∆T que experimenta
un cuerpo homog´eneo de masa m se expresa normalmente como
Q = mc∆T
donde c es el calor espec´ıfico. En esta expresi´on se asume que c permanece constante durante la
variaci´
on de temperatura. Esta f´ormula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque elcalor
a˜
nadido o sustra´ıdo durante el cambio de fase no cambia la temperatura. El calor espec´ıfico del agua
es 1 calor´ıa/gramo o C = 4.186 julios/gramo o C que es mas alto que el de cualquier otra sustancia
com´
un.

1.4.

Descripcion del problema

Considere el sistema mostrado en la figura 1, el cual consiste de un horno microondas y un
recipiente pl´astico con cierta cantidad de l´ıquido. Si elmicroondas esta funcionando por un intervalo
de tiempo ∆t, la cantidad de energ´ıa absorbida por el l´ıquido es P ∆t, donde P es la potencia efectiva
disponible en la regi´on donde se encuentre el l´ıquido en la cavidad. En otras palabras, la energ´ıa
absorbida por el l´ıquido, depende de donde se encuentra el l´ıquido en la cavidad. Para el caso de dos
l´ıquidos a y b, cuando el horno ha estadofuncionando un intervalo de tiempo ∆t se cumple
Q = P ∆t = ma ca ∆Ta

(1)

Q = P ∆t = mg cg ∆Tg

(2)

donde ma , ca , ∆Ta y mb ,cb ,∆Tb representan las masas, calores espec´ıficos y cambios de temperatura
de los l´ıquidos a y b respectivamente. De las expresiones (1) y (2) se sigue que

Luis A Ladino G.

∆t =

ma ca
∆Ta = ka ∆Ta
P

(3)

∆t =

mb cb
∆Tb = kb ∆Tb
P

(4)

1

ESCUELA COLOMBIANA DEINGENIERIA

MICROWAVE

MENU

Cavidad del horno

Recipiente plástico
con líquido

1

2

3

4

5

6

7

8

9

DETENER/CANCELAR

Temporizador

INICIO/30 s

Plataforma giratoria

Figura 1: Montaje experimental para determinar cociente entre calores espec´ıficos de dos l´ıquidos.
siendo ka = mPa ca y kb = mPb cb constantes a determinar. De las expresiones (3) y (4) se sigue que
la relaci´on entre el cambiode temperatura que experimenta el l´ıquido dentro del microondas es
directamente proporcional al intervalo de tiempo que dura absorbiendo energ´ıa. Luego, las gr´aficas
de ∆t en funci´on de ∆Ta o ∆Tb son l´ıneas rectas con pendientes ka y kb respectivamente como
a ca
muestra la figura 2 De las expresiones para ka y kb se sigue que kkab = m
mb cb , o lo que es lo mismo
Dt

Dt

pendiente = k apendiente = k b

DT a

DT b

Figura 2: Relaci´on lineal entre ∆t y ∆T para el agua y alcohol
mb ka
ca
=
cb
ma kb

(5)

La expresi´on (5) significa que a partir de las masas de los l´ıquidos a y b, y de los valores de ka y
kb se puede obtener el cociente de los calores espec´ıficos de los l´ıquidos.

1.5.

Mediciones

Como l´ıquidos utilizaremos agua (l´ıquido a) y alcohol (l´ıquido b). Advertencia:Utilice guantes para manipular los recipientes con l´ıquidos calientes y asi evitar quemaduras. Bajo ninguna
circunstancia coloque la termocupla en el microondas mientras este se encuentre funcionando.
1. Coloque 200 cm3 de agua en cada uno de los diez recipientes de pl´astico suministrados,
aseg´
urandose de que la masa de agua en cada uno de los recipientes es igual. Determine
el valor de la masa...