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CAPACIDAD TÉRMICA
Objetivos
Que el alumno comprenda los conceptos de capacidad térmica y capacidad térmica específica
y las unidades en las cuales pueden ser expresados. Que identifique la influencia de estas
propiedades en diferentes fenómenos cotidianos.
Cuestionario previo
1. Si en una misma fuente de energía se colocan un gramo de agua y un gramo de
metal y reciben la misma energíatérmica, ¿cuál de las siguientes aseveraciones es
correcta?
a) el cambio de temperatura de ambas sustancias es el mismo
b) el gramo de agua eleva más su temperatura
c) el gramo de metal eleva más su temperatura
2. ¿Qué propiedad de los materiales permite responder la pregunta anterior?
3. ¿Por qué el agua es un excelente refrigerante?
4. ¿Por qué los mares y los lagos permanecen a temperaturasrelativamente
constantes?
5. ¿Por qué durante el día la arena de una playa quema los pies y el agua de mar no?
Por las noches, ¿cómo es la temperatura del agua con respecto a la de la arena? ¿Por
qué?
Problema
A través de una interacción energética entre dos sistemas obtener la capacidad térmica y la
capacidad térmica específica de un metal.
Material y reactivos
5 cilindros de aluminio ode latón 1 mechero
1 termómetro de mercurio 1 tripié
1 termómetro digital 1 tela de asbesto
1 cronómetro 1 probeta
1 vaso de poliestireno de 250 mL con tapa 1 baño de temperatura constante
1 vaso de precipitados de 250 mL Hilo de nylon
Medidas de seguridad
Procedimiento experimental (primera etapa)
1. Amarrar 4 o 3 cilindros de metal con un trozo de hilo de nylon. Dejar 15 cm libres
parapoderlos sostener.
2. Colocar 150 mL de agua a temperatura ambiente en el vaso de poliestireno. Tapar el
recipiente e insertar el termómetro digital en la tapa.
3. Introducir los cilindros en 200 mL de agua a 40 °C y dejarlos ahí por lo menos tres
minutos. Mantener el termómetro en el agua durante ese tiempo. Transcurridos los
tres minutos, el agua y el metal deben estar en equilibriotérmico. Registrar la
temperatura (este valor corresponderá a la temperatura inicial del metal).
4. Transferir los cilindros al vaso de poliestireno que contiene el agua a temperatura
ambiente. Usar el hilo que quedó libre en el atado de los cilindros para realizar esta
operación. Para minimizar la interacción con el aire, transferir los cilindros al agua
rápidamente y tapar el vaso. Agitar durantetres minutos. Registrar la temperatura
final del metal y del agua.
5. Repetir el experimento introduciendo los mismos cilindros de metal en agua a 60 °C,
80 °C y temperatura de ebullición. (En el último caso, el agua en el vaso deberá
hervir vigorosamente al calentarla con el mechero.)
Datos Experimentales
Agua Metal
Clave 1212
Evento T inicial T final T inicial T final
12345
Hoja decálculo
Agua Metal
Evento TH2O Q ganado Tmetal Q cedido
12345
Resolución al problema propuesto (primera etapa)
(anexar hoja de cálculos)
1. ¿Cómo se calcula el calor ganado por el agua?
2. ¿Cómo se calcula el calor cedido por los cilindros metálicos?
3. Trazar un gráfico del calor cedido por el metal contra el cambio de temperatura del mismo.
Indicar en que cuadrante del eje cartesiano debeubicarse este gráfico. ¿Qué tipo de
comportamiento se observa? ¿Qué información proporciona este gráfico?
Procedimiento experimental (segunda etapa)
1. Colocar 150 g de agua a temperatura ambiente en un recipiente de poliestireno y
registrar su temperatura. Amarrar un hilo a uno de los cilindros metálicos para
poderlo manipular. Introducir el cilindro en agua a 70 °C (utilizar el baño detemperatura constante) durante tres minutos y luego registrar la temperatura inicial
del metal.
2. Transferir rápidamente el cilindro metálico al recipiente que contiene el agua a
temperatura ambiente. El cilindro debe quedar totalmente cubierto de agua.
Registrar la temperatura final después de transcurridos tres minutos.
3. Repetir el mismo procedimiento con dos, tres, cuatro y cinco...