Laboratorio de fisica 3

OBJETIVOS

Determinar experimentalmente la capacidad calorífica especifica de un cuerpo sólido.

MATERIAL UTILIZADO

 Un calentador eléctrico.
 Un recipiente de vidrio refractario con agua.
 Un calorímetro con agitador.
 Una balanza de precisión.
 Un recipiente con agua.
 Un termómetro con escala 0 a 100°C.
 Un sólido cuya capacidad calorífica específica se va a determinar. Una cuerda delgada y de masa despreciable.
 Cubos de hielo.

MARCO TEORICO

CALOR ESPECÍFICO

Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en julios por kilogramo y kelvin; en ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado. Elcalor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.

De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit, para la mayoría de los elementos sólidos, el producto de su calor específico por su masa atómica es una cantidadaproximadamente constante. Si se expande un gas mientras se le suministra calor, hacen falta más calorías para aumentar su temperatura en un grado, porque parte de la energía suministrada se consume en el trabajo de expansión. Por eso, el calor específico a presión constante es mayor que el calor específico a volumen constante.







DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDOSe ponen M gramos de agua en el calorímetro, se agita, y después de un poco de tiempo, se mide su temperatura T0. A continuación, se deposita la pieza de sólido rápidamente en el calorímetro. Se agita, y después de un cierto tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio Te.
Se pesa con una balanza una pieza de material sólido de calor específico c desconocido, resultando m su masa. Se pone lapieza en agua casi hirviendo a la temperatura T.
Se apuntan los datos y se despeja c de la fórmula:


PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

 Debido a que no se anotó el número del calorímetro utilizado en el primer laboratorio se procedió a medir el equivalente en agua del calorímetro que se usó en este laboratorio.
De esto se obtuvo lo siguiente:
Masa Equivalente del Calorímetro 3B: 9.53 gr.
Se midió la masa del sólido cuya capacidad calorífica se va a determinar. Se obtuvieron los siguientes datos:
Material Masa
ZINC 63.9 gr  0.1 gr
COBRE 63.7 gr  0.1 gr
Tabla 1. Masas de los Materiales utilizados
 Se vertió en el recipiente refractario suficiente agua para cubrir el sólido atado a la cuerda y se dejó hervir por unos minutos. De esto se obtuvo la siguiente temperatura:Material Temperatura TS
ZINC 96°C1°C
COBRE 95°C1°C
Tabla 2. Registro de las temperaturas de cada material.
 Mientras se calienta el agua, se secó bien el recipiente interior del calorímetro para que no se altere la medida de la temperatura final, se vertió en él 100ml de agua a 5°C por debajo de la temperatura ambiente aproximadamente y se tapó. Se verificó que el agitador funcionara y que elbulbo del termómetro de mercurio del calorímetro quede sumergido en el agua. Se obtuvieron los siguientes datos:

Material Volumen de agua Temperatura del agua fria
ZINC 100ml 26°C1°C
COBRE 100ml 26°C1°C
Tabla 3. Temperaturas Iniciales y Volúmenes de Agua.
• Cuando el agua hirvió 5 minutos, se registró la temperatura del agua fría del calorímetro (Tabla 3), luego se retiró rápidamente perosin precipitación el sólido y se introdujo en el calorímetro y se tapó de nuevo.
• Se agitó suavemente el agua del calorímetro y se registró la temperatura de equilibrio. Se obtuvieron los siguientes datos:

Material Temperatura de equilibrio
ZINC 29.5°C1°C
COBRE 29.56°C1°C
Tabla 4. Temperatura de equilibrio para cada material.

ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS

Mediante un...