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Integrantes

Apellidos y Nombres Nota

Duber Manuel Valdivia Quiroz

Jhoan Laque Villa

Jordan Toledo

Jesùs Velarde Gonzales

Profesora: Heloina Berroa

Programa profesional:

MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTA

Grupo: A

Fecha de entrega: 07 04 15 Mesa de trabajo: 5

CURSO: ONDAS Y CALOR

LABORATORIO: 02

TEMA: “CALOR ESPECÌFICO DE SOLIDOS”

”

“MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTA – PFR”

FECHA DE INICIO 26/03/15

FECHA DE ENTREGA 07/04/15

TEMA: “Calor específico de sólidos” CICLO I

Nº DE MESA : 5

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I. Introducción

El calor es parte de nuestra vida diaria, partiendo desde la temperatura de nuestro cuerpo, hasta los fenómenos de la naturaleza que suceden día a día. Por ello el estudiar sus reacciones, medición y estudio nos parecen muy importantes

Este informe de laboratorio guiará la forma de hallar el Calor Específico de un sólido a través del uso de un dispositivo llamado Calorímetro que no ayudara a calcular el Calor Especifico de un cuerpo a través de la obtención de los datos termodinámicos de los elementos con que estamos experimentando.

II. Objetivos

a. Determinar el calor específico de un cuerpo sólido por el método de las mezclas.

b. Determinar la temperatura de un cuerpo incandescente (al rojo vivo), cuyo calor especifico es conocido, usando el método de las mezclas.

c. Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y realizar un análisis gráfico utilizando como herramienta el software Data Studio.

d. Utilizar el software Data Studio para verificación de parámetros estadísticos respecto a la información registrada.





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http://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml

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Fundamentos Teóricos (Organizador Visual)





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III. Materiales y equipos de trabajo

En el presente laboratorio se utilizaron los siguientes materiales de trabajo:

Computadora con programa Data Studio instalado (figura 5.1)

Interfase USB Link (figura 5.2)

Sensor de temperatura ( figura 5.3) Balanza (figura 5.4) Calorímetro (figura

5.5) Cuerpo metálicos problema (figura 5.6) Vaso precipitados 250 ml (figura

5.7) Pinza universal (figura 5.8) Nuez doble (figura

5.9) Bases (figura

5.10) Varillas (3) (figura 5.11) Fuente de calor (figura 5.12)





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(Figura 5.1)

(Figura 5.2)

(Figura 5.3)





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(Figura 5.4)

(Figura 5.5)





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(Figura 5.6)





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(Figura 5.7)

(Figura 5.8)

(Figura 5.9)





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(Figura 5.10)

(Figura 5.11)

IV. PROCEDIMIENTOS, RESULTADOS Y CUESTIONARIO

6.1 Experiencia del calor especifico de solidos

Paso 1

Se conectó el sensor de Temperatura a la interface USB link, luego se ingresó al programa PASCO Capstone ;el cual reconoció el sensor de temperatura; e hicimos clic en CREAR EXPERIMENTO .

Paso 2





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Se procedió a configurar el sensor, con los siguientes parámetros:

- Periodo de muestreo de 10 Hz en °C .

- Se configuro el SENSOR DE TEMPERATURA para que cambie a 2 cifras después de la coma decimal; según datos proporcionados por el fabricante el sensor mide en el rango de -35°C a 135 °C con un paso de 0.01 °C.

Se seleccionó la opción de GRAFICA y se eligió las magnitudes Temperatura y Tiempo

Paso 3

Para iniciar la toma de datos, se dispuso de 200ml de agua dentro del calorímetro y se procedió a medir su temperatura ( con el sensor PASCO), que sería también la temperatura de equilibrio del recipiente ,por lo tanto la temperatura del calorímetro.

Obteniendo la siguiente medición en el programa:

La medida obtenida cuando la gráfica fue una línea recta(temperatura de equilibrio) : 17,79 °C





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Paso 4

Se midió la masa de 200ml de agua, así como la masa del metal con el que desarrollamos el experimento (hierro).

Masa de agua: 191.5g y la masa del metal ( Fe):59.8 g

Luego se procedió a calentar el agua junto con la masa en el vaso de precipitado, con ello se elevó la temperatura tanto de la masa como del agua , hasta el punto de ebullición del agua( 91,42 °C).

Paso 5





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Una vez llegado al punto de ebullición del agua se procedió a colocar el cuerpo metálico en el calorímetro con agua atemperatura del ambiente ( 17.79 °C), obteniéndose siguiente gráfico en el programa:

Se obtuvo el dato de la temperatura del agua través de las herramientas del programa para encontrar el punto más alto de la gráfica. Con ello se obtuvo que la temperatura de equilibrio del sistema es : 22,05 °C

6.2 Resultados

Después de haber seguido los pasos del experimento, y de haber obtenido los datos, se procedió a obtener el Calor Especifico experimental del Hierro, el cual se obtuvo reemplazando los datos en la fórmula:

Mc(T-Teq) = MA cA (Teq– Ti) + C (Teq– Ti )

En donde despejamos c ( Calor Especifico)

c = (MA cA+ Mc cc )(Teq– Ti) /M(T – Teq)

Donde:

M = masa C=Calor Especifico





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C = Capacidad Calorífica Teq= Temperatura de Equilibrio

Se obtuvieron los siguientes resultados:

Clase de metales usado Hierro Calor especifico

teórico

(cal/g °C)

0,1146Medición

Capacidad calorífica

del CalorímetroC20 cal/°C

Masa del cuerpo

metálico M59,8 g

Masa de agua191,5 g

Temperatura inicial

del sistema Ti

17,70 °C

Temperatura Inicial

del cuerpo caliente T91,42 °C

Temperatura de

Equilibrio Teq

22.05 °C

Calor Especifico

experimental0,217

Error porcentual

E(%)=(Vbibliográfico – Vexperimental) / Vbibliográfico

-0.9%





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6.3 Cuestionario:

I. Sobre la Experiencia de calor especifico de sólidos:

1.1 ¿Podrías determinar el calor específico de las muestras usadas en este experimento enfriando el metal a la temperatura del hielo en vez de calentarlo como se hizo en la experiencia? Explica.

Si se puede hacer ya que nosotros buscamos la temperatura de equilibrio para hallar el calor específico del metal y eso no influye si usamos la temperatura de ebullición del agua o su punto o su punto de ebullición como temperatura inicial.

1.2 ¿ Podrías determinar el calor especifico de una sustancia desconocida sin necesidad de hacer uso de una sustancia de referencia como el agua?. Explica

Si se puede determinar el calor específico sin usar una sustancia de referencia, se puede hacer usando otro cuerpo de mayor o menor temperatura para hallar la temperatura de equilibrio.

1.3 Si se duplicara el espacio entre las paredes de los recipientes del calorímetro ¿Variaría el intercambio del calor? Explique su respuesta.

No variaría ya que la fórmula no está en función de las dimensiones si no en función de su masa y calor específico.

1.4 ¿Qué viene a ser la energía calorífica absorbida por una sustancia cuando la temperatura es incrementada?

Vendría a ser todo el calor que le dimos al cuerpo y que este absorbió.

1.5 ¿Cuánto es el equivalente en agua del calorímetro?

El equivalente en agua de un calorímetro es la masa de agua que se requiere la misma cantidad de calor para aumentar en un grado como el que se requiere para aumentar la temperatura de un cuerpo en un grado.

1.6 ¿Qué evidencia dan los resultados de esta experiencia para justificar que el agua tiene un calor especifico más alto que los materiales considerados?





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La evidencia son las muestras obtenidas en los cuadros , los valores son menores a uno , por lo tanto , el agua su calor específico es uno , que vendría a ser el máximo.

1.7 Si la temperatura del rollo de cobre hubiera sido 900 °C ¿Cuál hubiera sido la temperatura de equilibrio de la mezcla?

TEQ: 59.83°C

1.8 ¿Qué porcentaje de error has introducido al despreciar el equivalente en agua del termómetro? Demuestra tu respuesta.

En la tabla puse un valor de error negativo. La única razón que se le puede dar esque el valor salió negativo ya que , nuestro calorímetro no era el que se debió utilizar para esta experiencia, ya que por temas de composición o materiales que tenga dicho calorímetro que usamos , pueden que haya sido absorbido calor , por lo tanto el valor de error porcentual salió negativo.

1.9 ¿Cómo podrías medir la temperatura de una estrella?

La temperatura de las estrellas se pueden medir usando la ley de Wien que relaciona la longitud con la temperatura y la frecuencia de ondas electromagnéticas en la siguiente ecuación: L = c/f

II. Problemas:

2.1 Suponga que usted mezcla 7.00 L de agua a 2.00 x 10°C con 3.00 L de agua a 32.0 °C ; el agua esta aislada de tal modo que ninguna energía puede fluir hacia dentro o hacia fuera de esta. ( Usted puede lograr esto, aproximadamente, mezclando los dos fluidos en una nevera portátil del tipo que se usa para mantener las bebidas frías para los días de campo.)Los 10.0 L de agua alcanzaran alguna temperatura final. ¿Cual es esta temperatura final?

Q1 + Q2 = 0

7 (1) (Tf – 20) 3 (1) (Tf-32) = 0

Tf = 23.6 ªC





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V. OBSERVACIONES

- Se realizó el experimento con un vaso de Alumino simple cubierto con una capa aislante, no se hizo uso de un calorímetro convencional; y con ello consideramos que esa es la razón por la cual el error porcentual salió negativo.

VI. CONCLUSIONES

- Luego de las experimentaciones se puede concluir que, el calor es una forma de energía cuyo valor determina si un sistema ha perdido o ganado calor.

- Si dos cuerpos que presentan diferentes temperaturas, se ponen en contacto, ocurre una determinada transferencia de calor necesaria para que ambos cuerpos tengan la misma temperatura, esa temperatura es conocida como la Temperatura de Equilibrio.

- Cada sustancia diferente, pero con igual cantidad de masa, necesita de diferente cantidad de calor para aumentar su temperatura un cierto grado.

- La transferencia de calor depende mucho del material con el que se trabaje, los materiales llamados aislantes no facilitan la transferencia de calor y es por es que si un cuerpo está cubierto por un material aislante entonces no pierde ni gana calor del exterior del recipiente.





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