GUIA PARA LA Experiencia Virtual Calor Especifico 202101 PDF

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En este informe se estudió el caso que es muy común en nuestra vida diaria, para cual utilizamos un simulador virtual; así mismo el fenómeno...

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS CURSO: LABORATORIO DE FÍSICA CALOR ONDAS EXPERIENCIA Nº 8 CALOR ESPECÍFICO DE LOS METALES URL PARA EL SIMULADOR http://labovirtual.blogspot.com/search/label/calor%20espec %C3%ADfico

1. INTRODUCCIÓN La cantidad de energía calorífica que cede o toma una sustancia al ponerse en contacto con otra a diferente temperatura es posible de medir. Esta cantidad de energía es la que se denomina calor. El calor es energía en tránsito la cual va de los cuerpos con mayor temperatura hacia los cuerpos con menor temperatura. La experiencia diaria nos dice que el calor es directamente proporcional a su masa y al aumento de su temperatura. El modelo matemático que se utiliza para

determinar este calor es: Q = m*c*(Tf – To) donde Q es calor cedido o ganado por el cuerpo, m es la masa del cuerpo y Tf , To, es la temperatura final e inicial y c es calor especifico del cuerpo, el cual es característico de él. El calor específico se define como la cantidad de calor que hay que suministrarle a la unidad de masa de una sustancia o sistema para elevar su temperatura un grado. Entre mayor sea el calor especifico de una sustancia mayor será la energía calorífica que se necesita para elevar su temperatura. Las unidades de calor especifico son cal /gr. K ó Joule /gr. ºC.. Este se puede obtener despejando de la ecuación de calor: c =Q/ m*(Tf – To). 2. MARCO TEORICO Uno de los temas más destacados e importantes en calorimetría es el tema de Calor Específico, pero antes de hablar sobre el calor específico necesitamos conocer sobre el Calor Sensible y el Calor Latente, finalmente después de comprender estos términos, podremos resolver ejercicios o problemas de este tema, y adicionalmente resolveremos más ejercicios propuestos. ¿Qué es el calor sensible y el calor latente? Cuando un cuerpo recibe o cede cierta cantidad de energía térmica, podemos observar, como consecuencia, una variación de su temperatura o un cambio en su estado físico. La variación de temperatura corresponde a una variación en el estado de agitación de las partículas del cuerpo. En este caso, la energía térmica transferida se denomina calor sensible . El cambio de estado físico corresponde a un cambio en el estado de agregación de las partículas del cuerpo, haciendo que un sólido, por ejemplo, se transforme en líquido. La energía térmica responsable de los cambios de estado se denomina calor latente. También es muy importante que quede bien claro la diferencia entre calor y temperatura. Calor es la denominación que damos a la energía térmica cuando, ella se encuentra transitando entre dos lugares de diferentes temperaturas. La temperatura es el estado termodinámico de un cuerpo que asociamos al nivel medio de agitación de sus partículas.

Si vemos la imagen, nos daremos cuenta de lo siguiente. La energía térmica suministrada por la llama de la estufa se utilizó inicialmente para calentar la tetera y el agua. Cuando ocurre la ebullición, observamos vapor de agua saliendo por el pico de la caldera. Este vapor es parte del agua que pasó al estado gaseoso. Para entender al Calor Específico, es importante analizar muchos casos y situaciones. Para ello lo analizaremos poco a poco.

El efecto más claro para entender este fenómeno es el siguiente, ocurre cuando la variación de temperatura de un objeto se le suministra o retira energía térmica, o sea, cuando lo calentamos o lo enfriamos. Si colocamos una olla con agua en una estufa encendida, su temperatura aumenta. Si la colocamos dentro de un refrigerador o nevera, su temperatura disminuye. ¿Pero de qué dependen estas variaciones de temperatura? Es de eso que trataremos en este artículo. Imagine las siguientes situaciones: Caso 1: Tenemos dos ollas, una de hierro y otra de vidrio, conteniendo la misma cantidad de agua, se apoyan en dos quemadores de estufa diferentes. ¿Usted cree que habrá diferencia de temperaturas después de un mismo intervalo de tiempo?

Caso 2: Dos ollas idénticas, que contengan la misma cantidad de agua, se colocan al mismo tiempo en quemadores de estufas distintas, una con la llama “baja” y la otra con la llama “alta”. Usted cree que ¿habrá diferencia en el tiempo para hervir el agua?

Caso 3: Nuevamente, tenemos dos ollas y ambas son idénticas, una conteniendo 1 litro de agua y la otra 1/2 litro, se colocan en quemadores de estufas distintas. ¿Crees que una de ellas se hervirá primero que la otra?

Las comparaciones de los casos anteriores muestran que la elevación de temperatura de un cuerpo depende del material del que está hecho ( Caso 1),

también depende de la cantidad de calor suministrada (Caso 2) y de la cantidad de materia del cuerpo (Caso 3). Lo mismo ocurriría en caso del enfriamiento. La característica que depende del material o de la sustancia que se hace el objeto se denomina calor específico. En cuanto al calor específico, nos da a entender cuando un material es más difícil tanto de calentar o enfriar, o sea, menor es su variación de temperatura cuando recibe o pierde una misma cantidad de calor o energía térmica. Podemos pensar en el calor específico como una medida de “resistencia” de una sustancia a cambiar de temperatura cuando cambio el calor. En la primera situación, la olla de hierro alcanza una temperatura más elevada que la de vidrio porque el hierro tiene menor calor específico que el vidrio. Se define calor específico (ce) como la cantidad de calor que necesita un gramo de una sustancia para elevar su temperatura a un grado centígrado. La unidad de medida del calor específico más comúnmente utilizada es cal / g ° C. Tabla de Calores Específicos De esta tabla, es posible concluir que la variación de temperatura de un cuerpo, al intercambiar cierta cantidad de energía térmica, depende del material de que está constituido dicho cuerpo (calor específico) y de su masa.

Podemos observar que el agua posee mayor calor específico, por lo que es más difícil de calentar. Fórmula del Calor Específico Matemáticamente expresamos al calor específico de la siguiente forma:

Dónde: ΔQ = Incremento de Calor (se mide en calorías) } ΔT = Incremento de Temperatura (se mide en °C) m = Masa (se mide en gramos)

En algunas ocasiones podemos encontrarnos la fórmula de la Capacidad Calorífica que es de donde proviene la fórmula del calor específico.

https://www.fisimat.com.mx/calor-especifico/ 3.OBJETIVOS: 3.1 Determinar el calor específico de varios cuerpos utilizando un simulador, el cual nos va a proporcionar los datos necesarios para utilizar los modelos matemáticos y así calcular estos valores. 3.2 Observar cual de los materiales en estudio absorbe mas calor. 3.3 Confrontar los datos experimentales hallados con los teóricos y expresar los errores cometidos. 3.4 Demostrar que el calor especifico no depende de la masa 4. TEMAS DE ESTUDIO. 4.1 Balance de calor 4.2 Calor 4.3 Calor específico 4.4 Capacidad Calorífica. 4.5 Transferencia de calor 4.6 Temperatura de equilibrio 5. MONTAJE Y REALIZACIÓN 5.1 Montaje En la figura que se muestra al inicio de la guía podemos observar que hay dos beakers. Uno de ellos esta colocado sobre una fuente de calor(estufa) el cual contiene agua caliente a 100°C según lo registra el termómetro que esta dentro del recipiente. Al lado de este hay otro beaker el cual contiene 200 ml agua a una temperatura de 20 °C, también registrada por un termómetro. En la parte superior hay un cronometro entre los dos beakers, En la palabra calor especifico aparece el material con el cual se va a trabajar. Allí tenemos también la palabra masa usted va escoger el valor de la masa del metal en estudio accionando los signos más o menos. En la parte de abajo están los seis materiales con los cuales se va a realizar la experiencia. Usted debe escoger uno de estos. 5.2 Realización 5.2.1 Una vez tenga escogido el metal a trabajar y la masa de este, accione el botón de inicio. 5.2.2 Observe como el metal entra al agua caliente y el cronometro comienza a andar. 5.2.3 Pasado cierto tiempo el cronometro se detiene y el metal sale del agua caliente y entra al agua fría. 5.2.4. Apenas el metal entra al agua fría el termómetro comienza a subir su temperatura hasta que se detiene, esto nos indica que se alcanzó el equilibrio térmico. 5.2.5. Anote el tiempo que demoró el metal en el agua caliente y la temperatura que se alcanzo en el agua fría. 5.2.6. Una a vez registrado estos valores dele click a inicio para regresar todo el sistema a su posición inicial.

5.2.7. Escoja otro metal, fíjele el valor de la masa y active inicio. Anote el tiempo que permanece el metal en el agua caliente y la temperatura de equilibrio en el recipiente que contenía agua fría. 5.2.8. Repita estos pasos con el resto de metales. 5.2.9. Anote los valores de tiempo, masa y temperatura de equilibrio, en su tabla de datos, para su posterior análisis y utilización-

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS CURSO: LABORATORIO DE FÍSICA CALOR ONDAS HOJA DE EVALUACIÓN Nº 8 CALOR ESPECÍFICO DE LOS METALES TABLA DE RESULTADOS O DATOS DE LA EXPERIENCIA Metal

Tiempo seg

To 1 °C

TO2 °C

m1 gr

Hierro Cobre Grafito Oro Berilio Alumini o

m2 gr

TEQ °C

Q1 Joule

Q2 Joule

CH2O J/°C*g r 4,18 4,18 4,18 4,18 4,18 4,18

Cme J/°C*gr

CmT J/°C*g r

CONVECCIONES. To 1 = Temperatura inicial del agua fría TO2 = Temperatura inicial del agua caliente m1 = masa del agua fría m2 = masa del agua caliente TEQ = Temperatura de equilibrio Q1 = Calor absorbido Q2 = Calor perdido CH2O = Calor especifico del agua Cme = Calor especifico del metal experimental CmT = Calor especifico del metal teórico

1. Calcule el calor especifico de cada uno de los metales en estudio, usando el modelo matemático. 2. Compare el valor teórico con el valor experimental 3. Calcula el porcentaje de error usando el modelo matemático (VT - Ve) /VT*100 VT = Valor teórico Ve = Valor experimental 4. Que observa usted entre el tiempo que permanece el metal en el agua caliente y el calor cedido o perdido por el metal y el absorbido por el agua fría. 5. Cuál de los metales en estudio alcanzo el mas alto valor en la temperatura de equilibrio. 6. Que te indica este valor 7. Cuales son tus conclusiones finales sobre todo lo observado en la experiencia. 8. Anexe una hoja con todos los cálculos que usted efectúe en esta experiencia 9.Como demostraría usted que la masa no influye en el calor especifico de un material.

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