Capasidad Termica

Practica #6
CAPACIDAD TERMICA
Objetivo(s): comprender bien el concepto de capacidad térmica y capacidad térmica específica y las unidades en las que estas se expresan.
Problema: a partir de la interacción de energía en forma de calor entre dos sistemas obtener la capacidad calorífica y la capacidad calorífica específica de un metal muestra.
Materia y reactivos:
5 cilindros de aluminio o delatón
1 termómetro de Hg
1 termómetro digital
1 cronometro
1 vaso de poliestireno
1 vaso de precipitados de 250ml
1 resistencia
1 probeta
Baño de temperatura constante
Hilo de nylon
Desarrollo experimental:
1- Amarrar con el hilo de nylon los 5 cilindros que nos proporcionó la laboratorista.
2- Pesar el vaso de poliestireno.
3- Colocar aprox. 250 ml de agua de la llave en el vaso de poliesitreno ymedir su temperatura.
4- Pesar el vaso con agua y determinar la masa de agua por diferencia de pesos.
5- Colocar los cilindros en el baño de agua que este a menor temperatura y dejaros entrar en equilibrio térmico con el agua del baño (aprox. unos 4 min.).
6- Después de unos 4 min. Tomar la temperatura del agua en el baño (esta será la temperatura inicial del metal muestra), sacar los cilindros ycolocarlos en el agua del vaso de poliestireno y cerrar el vaso con su tapa. Dejar que lleguen al equilibrio térmico esperar aprox. 4 min.
7- El termómetro digital deberá de estar dentro del agua de vaso de poliestireno para registrar cuando ya haya un equilibrio térmico entre el agua y los cilindros.
8- Después de que los cilindros hallan llegado al equilibrio térmico con el agua registrar latemperatura de equilibrio (esta será la temperatura final tanto de los cilindros como la del agua).
9- Repetir los pasos anteriores 3 veces más pero esta vez se irá aumentando la temperatura del agua en el baño.
Resultados:
evento
Masa del vaso vacío
Masa del vaso con agua
Masa del agua en el vaso
1
2.65g
148.28g
145.63g
2
2.65g
149.44g
146.79g
3
2.65g
147.88g
145.23g
4
2.65g
146.69g
144.04g
Agua
Metalevento
masa
T inicial
T final
Q ganado
T inicial
T final
-Q cedido
1
145.63g
22.2°C
23.2°C
145.63 cal
40.3°C
23.2°C
-145.63 cal
2
146.79g
22.2°C
23.4°C
176.148 cal
51.9°C
23.4°C
-176.148 cal
3
145.23g
22.2°C
23.8°C
232.368 cal
61.3°C
23.8°C
-232.368 cal
4
144.04g
22.2°C
24.6°C
346.2 cal
91.1°C
24.6°C
-346.2 cal

Cálculos:
Diferencia de temperaturas (∆T) (temperatura final – temperatura inicial):Evento 1: Ti= temperatura inicial. Tf= temperatura final.
Ti agua= 22.2°C Tf agua = 23.2°C Ti metal = 40.3°C Tf metal = 23.2°C
∆T agua = Tf agua – Ti agua = 23.2°C – 22.2°C = 1°C
∆T metal = Tf metal – Ti metal = 23.2°C – °C = - 17.1°C
Evento 2:
Ti agua= 22.2°C Tf agua = 23.4°C Ti metal = 51.9°C Tf metal = 23.4°C
∆T agua = Tf agua – Ti agua = 23.4°C – 22.2°C = 1.2°C∆T metal = Tf metal – Ti metal = 23.4°C – 51.9°C = - 28.5°C

Evento 3:
Ti agua= 22.2°C Tf agua = 23.8°C Ti metal = 61.3°C Tf metal = 23.8°C
∆T agua = Tf agua – Ti agua = 23.8°C – 22.2°C = 1.6°C
∆T metal = Tf metal – Ti metal = 23.8°C – 61.3°C = - 37.5°C

Evento 4:
Ti agua= 22.2°C Tf agua = 24.6°C Ti metal = 91.1°C Tf metal = 24.6°C
∆T agua = Tf agua – Ti agua = 24.6°C –22.2°C = 2.4°C
∆T metal = Tf metal – Ti metal = 24.6°C – 91.1°C = - 66.5°C

Capacidad calorífica del metal:
Calor ganado = calor cedido Q=-Q
El agua gana energía en forma de calo y el metal cede energía al agua.
C = Q/m ∆T y Q = C m ∆T
Entonces el calor ganado del agua se calcula así: Q ganado = Q agua= (Cagua)(m agua)(∆T agua)
C = Q/∆T y Q = C∆T
Entonces el calor cedidodel metal se calcula así: Q cedido = -Q metal= (C metal)(∆T metal)
Por ley de la conservación de la energía decimos que:
Calor ganado = calor cedido Q=-Q
Entonces tenemos que: Q agua = - Q metal
(C agua)(m agua)(∆T agua) = (C metal)(∆T metal)
Del a ecuación determinamos la capacidad calorífica del metal despejando la incógnita de la ecuación:
C metal = (C agua)(m...