Calor Esp

Laboratorio de Física General
Primer Curso
(Termodinámica)

MEDIDA DEL CALOR ESPECÍFICO
Fecha: 07/02/05

1.

Objetivo de la práctica
Familiarizarse con las medidas calorimétricas mediante la medida del calor
específico con un calorímetro.

2.

Material
• Dos calorímetros de styrofoam
• Termómetro
• Cronómetro
• Cilindros de Al y Cu (∼200 g y ∼500 g respectivamente)
• Para uso compartido con otrasprácticas equivalentes:
· Termo de agua caliente
· Balanza electrónica

calorímetros

balanza

termómetro

cronómetro

cilindro de Cu

cilindro de Al

Calor específico, 1 / 7

3.

Teoría
Si un cilindro de aluminio (que tomamos como ejemplo) se encuentra a una

temperatura TAl y se introduce en agua (por ejemplo) que se encuentra a otra
temperatura menor Tagua, se produce el paso de energíacalorífica o calor desde el Al
al agua hasta que la temperatura de ambos se iguala, siendo la temperatura final del
conjunto un valor Tfinal intermedio entre TAl y Tagua. La cantidad de calor ∆Q
intercambiada viene dada por la expresión:
∆Q = cAl mAl (TAl - Tfinal)

(1)

donde mAl es la masa del cilindro y cAl una constante característica que se denomina
calor específico del aluminio. Por tanto, lasunidades de cAl son "J/(kg·ºK)", aunque
también se utiliza la unidad antigua y tradicional "cal/(g·ºC)" (1 cal = 4,186 J). El
producto CAl = cAlmAl se denomina capacidad calorífica del cilindro, y es una
característica de ese cilindro pero no del aluminio en general, puesto que depende
de la masa.
Esa misma cantidad de calor es la que ha recibido el agua, y se puede
expresar de un modo análogo a laecuación (1), es decir,
∆Q = cagua magua (Tfinal - Tagua)

(2)

siendo cagua = 1 cal/(gºC) = 4,186×103 J/(kgºC) el calor específico del agua y magua la
masa de agua empleada. La razón de que cagua sea 1 en las unidades tradicionales
se debe a que la caloría (cal) se define precisamente como la cantidad de calor
necesaria para elevar 1ºC la temperatura de 1 g de agua entre 14,5ºC y 15,5ºC.
Aunqueeste valor varía algo en otros intervalos de temperatura (por ejemplo entre
80ºC y 81ºC) la variación es despreciable a todos los efectos de las medidas que
haremos aquí. (Todavía se utiliza la kilocaloría para medir la energía que recibe el
organismo en una dieta de alimentación). Si se igualan las expresiones (1) y (2) se
tiene,
c Al = cagua

magua (Tfinal − Tagua )
m Al (TAl − Tfinal )

(3)

quepermite determinar el calor específico del aluminio cAl a partir del calor
específico del agua cagua que es bien conocido.

Calor específico, 2 / 7

4.

Equipo experimental
Se dispone de dos calorímetros, que en este caso son vasos de spyrofoam de

muy poca masa y bien aislados térmicamente. De este modo, se comete un error
pequeño si se desprecia la cantidad de calor que absorbe o cede elcalorímetro
cuando se varía su temperatura. Existen diseños de calorímetros más elaborados
(incluso muy sofisticados y costosos), pero los que se usan aquí son muy sencillos,
económicos y dan resultados excelentes. El pequeño efecto de su masa y de sus
pérdidas deberemos tenerlo presente a la hora de interpretar los datos.
La base del método experimental que se sigue aquí es el uso del agua (caliente
yfría) en dos calorímetros para intercambiar calor con otro material. La temperatura
del agua caliente o fría se mide introduciendo en la misma un termómetro en grados
centígrados. Para medir las masas del agua y de las muestras de metal se utiliza
una balanza digital con indicador en gramos y resolución de ±0,1 g.

‹ PRECAUCION DE SEGURIDAD PERSONAL:
En esta práctica se maneja agua hirviendo ymetales muy
calientes que alcanzan rápidamente temperaturas próximas a
100ºC. Si se trabaja de manera descuidada o imprudente se
pueden producir quemaduras serias.

5.

Medidas
NOTA:
Los calorímetros son muy ligeros y frágiles (para que su masa repercuta muy

poco en las medidas). Para evitar su rotura fácil: se deben coger desde abajo (no
por los bordes de arriba) y evitar que el termómetro...