Laboratorio 4 de Fisica

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Universidad de El Salvador Facultad Multidisciplinaria oriental Depto. Ciencias Naturales y Matemática Sección de Física. Docente: Lic. Oscar Calderón Integrantes: Cruz Ramírez, Mario Jehudi Hernández Villegas, José Elías Morales Castellón, Ismael Antonio Sandoval Guerrero, Gerson Alexander Materia: Física II Contenido: Laboratorio N° 4 “CALORIMETRIA” Fecha de Entrega: Lunes 8 de Junio de 2015

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es un labortorio de calorimetria

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Universidad de El SalvadorFacultad Multidisciplinaria oriental

Depto. Ciencias Naturales y MatemáticaSección de Física.

Docente: Lic. Oscar Calderón

Integrantes:

Cruz Ramírez, Mario Jehudi Hernández Villegas, José Elías Morales Castellón, Ismael Antonio Sandoval Guerrero, Gerson Alexander

Materia:

Física II

Contenido:

Laboratorio N° 4 “CALORIMETRIA”

Fecha de Entrega:

Lunes 8 de Junio de 2015

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OBJETIVO

Determinar la constante de un calorímetro por el método de mezclas y aplicar el concepto de calor específico para una sustancia liquida.

Determinar, utilizando un calorímetro de agua, el calor especifico de un metal.

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INTRODUCCION

Se denomina calor específico c de una sustancia particular a la cantidad de energía que se debe entregar a una muestra de esa sustancia para elevar su temperatura en 1 C, por unidad de masa de la muestra.

De acuerdo con esta definición, la cantidad de energía (o calor) Q recibida o cedida por un cuerpo de masa m para modificar su temperatura una cantidad T estará dada por:

Q = c m T (1)

El calor específico, en general, varía con la temperatura. De todos modos, si los cambios

de temperatura son pequeños, c puede considerarse constante dentro del intervalo T.

C a l o r í m e tr o d e l as m e z c l a s : El calorímetro de las mezclas consiste en un recipiente, térmicamente aislado del medio exterior, dentro del cual se coloca una cierta masa M de agua (ver fig. 1). Se introduce en elCalorímetro un cuerpo de masa m, cuyo calor específico se desea determinar, previamente calentado a una temperatura Tc. El agua, inicialmente a temperatura Ti , absorberá calor (asumiendo que Tc > Ti) hasta que la “mezcla” (agua y cuerpo) alcance el equilibrio térmico, en el cual el agua y el cuerpo tendrán una temperatura final Tf. Asumiendo que el calor intercambiado con el medio exterior es despreciable, el calor transferido por el cuerpo (Qc=cm(Tc –Tf)) debe ser igual al calor absorbido por el agua (Qagua=caguaM(Tf –Ti)) y por el resto del calorímetro (Qcal), de modo que podemos escribir:

c m (Tc –Tf) = cagua M (Tf –Ti) + Qcal (2)

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Equ i v a l e n t e en a g ua d e l c a l o rí m e tr o :

El equivalente en agua del calorímetro ( ) es una cantidad que equivale a una masa de agua que absorbería la misma cantidad de calor que el recipiente del calorímetro, el sensor de temperatura y todo otro accesorio que se encuentre dentro del recipiente, en contacto con el agua. Esta cantidad puede determinarse experimentalmente como se describe más adelante. Por lo tanto, podemos evaluar la cantidad de calor absorbido por el calorímetro de la siguiente manera:

Qcal = cagua (Tf –Ti) (3)

Finalmente, a partir de las ecu. (2) y (3) se puede determinar el valor del calor específico del cuerpo en función de cantidades medidas directamente, del equivalente en agua del calorímetro y del calor específico de agua:

(M cagua

m

) (T

f

(Tc

Ti )

T f )

(4)

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MATERIAL Y EQUIPO

1 Cocina Eléctrica 1 Termómetro de mercurio2 Beaker 1 Balanza Gravimétrica 1 Calorímetro Agua1 Solido (Cobre)

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PROCEDIMIENTOS

A) Determinación del equivalente en agua de un calorímetro.

1) Medimos la temperatura del calorímetro vacío y fue de 37°C2) Medimos la masa del calorímetro y accesorios y su valor fue de 373g3) Pusimos a hervir 110g de agua y su temperatura de ebullición fue de 99°C4) Vertimos rápidamente el agua hirviendo en el calorímetro vacío, lo tapamos y

tomamos la temperatura de estabilización del sistema que fue de 87°C5) Medimos la masa del sistema calorímetro-agua, para determinar la cantidad real del

agua caliente agregada, y su valor fue de 470.2g => 97.2g6) Calculamos a cuantos gramos de agua equivale el comportamiento del calorímetro

mediante la fórmula anterior, y equivale a 23.33g

B) Determinación del calor de un sólido:

Sea:m₁ = masa del calorímetroc₁ = calor especifico del calorímetrom₂ = masa del agua c₂ = calor especifica del aguam = masa del solidoc = calor especifica del solidoT₁ = temperatura inicial del cobreT₂ = temperatura inicial del calorímetro-aguaT = temperatura del equilibrio

1) Pusimos 200gde agua (m²) a temperatura ambiente dentro del calorímetro frio (no caliente). Colocamos el termómetro en el calorímetro y medimos la temperatura la cual fue de T₂ = 32°C

2) Luego pusimos a hervir 200ml de agua.3) Medimos la masa del sólido de cobre y su peso fue m = 198g4) Tomamos el sólido de cobre y lo pusimos dentro del agua en ebullición durante 5

minutos aproximadamente y tomamos la temperatura de ebullición del agua como la temperatura inicial del cobre T₁ = 99°C

5) Luego pasamos rápidamente el sólido de cobre al calorímetro, movimos el sistema interno con el agitador y tomamos la temperatura a la que se estabilizo el conjunto que fue T = 38.2°C

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6) Con estos datos y con las formulas indicadas calculamos el calor especifico del solido de cobre (c).

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C=(μ+M )(T−T 2)

m(T 1−T ) MONTAJE EXPERIMENTAL

RESULTADOS

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A) Determinación del equivalente del agua de un calorimetro

M = (masa del agua caliente) (calor especifico del agua)

Calor especifico del agua = 1cal

gr℃

M = 97.2 gr (1cal

gr℃ ) = 97.2cal℃

μ=M (T 2−T )(T−T 1)

μ = 97.2 cal /℃(99℃−87℃)

(87℃−37℃)

μ = 23.33 gr

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B) Determinación del calor especifico de un solido

C = calor especifico del cuerpo

μ= equivalente en agua del calorimetro

M= (masa del agua caliente) (calor especifico del agua)

M = 200 g (1cal

gr℃ ) = 200 cal℃

μ = M (T 2−T )(T−T 1)

μ = 200

calgr℃

(32℃−38.2℃)

(38.2℃−99℃)

μ = 20.4 cal/℃

C=(μ+M )(T−T 2)

m(T 1−T )

C=(20.4

cal℃

+200cal℃

)(38.2℃−32℃)

198 gr (99℃−38.2℃)

C = 0.11cal

gr℃

CUESTIONARIO

Parte A.

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1. ¿Cuál fue la cantidad real de agua caliente que se agregó al calorímetro?

R// Se agregó la cantidad de agua caliente de 97.2 gramos.

2. ¿Qué valor tiene el calor perdido por el agua caliente?

R// El valor que se obtuvo del calor perdido del agua caliente es de 1166.4 calorías.

3. ¿Qué valor tiene el calor ganado por el calorímetro?

R// El valor que se obtuvo del calor ganado del calorimetro es de 1166.5 calorías.

4. ¿Qué valor tiene el equivalente en agua del calorímetro?

R// El valor que se calculó del equivalente en agua del calorimetro es de 23.33 gramos

Parte B.

1. ¿Cuál es el valor del calor recibido por el agua que se agregó al calorímetro?

R// El valor que se calculó para obtener el calor recibido por el agua que se agregó al

calorimetro es de 0.11 cal

g℃

2. ¿Cuál es el valor del calor recibido por el calorímetro?R// El valor que se calculó para obtener el calor recibido por el calorimetro es de 126.48 calorías

3. ¿Cuál es el valor del calor perdido por el cobre?

R// El calor perdido que se calculó del cobre es de -126.48 calorías

4. ¿Hay alguna diferencia entre el valor teórico del calor especifico del solido proporcionado con el calor especifico obtenido experimentalmente?

R// El valor teórico del calor especifico del cobre es 0.092 cal

g℃

El valor que obtuvimos en el experimento es de 0.11cal

g℃

Hay una diferencia de 0.018cal

g℃

5. Si hay diferencia. ¿A qué cree que se deba?

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R// Pudiera ser que influyo la temperatura ambiente sobre los instrumentos de medición por ejemplo: el termómetro, el calorimetro.

También puede darse que la balanza gravimétrica pudo estar des calibrada y por lo tanto hubo un grado de error en los pesos de los materiales y por lo cual al calcular los valores hubo ese grado de error, y al parecer es poca la diferencia entre los valor teórico y el valor obtenido.

6. Calcule el porcentaje de error cometido al calcular el calor especifico del solido

%E = |VT−VEVT |x100 %

VT= valor del calor especifico teórico del cobre = 0.092 cal

g℃

VE= valor del calor especifico experimental del cobre = 0.11cal

g℃

Sustituyendo:

%E = |0.092calg℃

−0.11cal

g℃

0.092calg℃

|x100 %

%E = 19.7% porcentaje de error

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CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

CONCLUSION

El calor se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo generalmente el término calor significa transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

Si en un sistema se pudiera medir todo el calor transmitido entre los cuerpos que lo conforman en conclusión se encontraría que:

Calor ganado por el cuerpo que se calienta = calor perdido por el cuerpo que se enfría

El calor específico es la energía necesaria para elevar 1 °C la temperatura de un gramo de materia. El concepto de capacidad calorífica es análogo al anterior pero para una masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura química de la misma).

En este laboratorio pudimos observar como el agua hirviendo a una determinada temperatura cuando pasa a otro recipiente con una temperatura menor que la del agua esta disminuye su temperatura y el recipiente aumenta su temperatura debido a la definición de equilibrio térmico

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RECOMENDACIONES

- tomar siempre más de una vez la temperatura inicial del sistema a utilizar (calorímetro)

- cerciorarse que el termómetro funciona correctamente

- revisar que todos los instrumentos estén a temperatura ambiente antes de comenzar

- tener mucho cuidado al manipular el agua hirviendo y los recipientes calientes

- pesar más de una vez el objeto a utilizar (en nuestro caso el trozo de cobre)

- pesar con exactitud el recipiente donde se pesaran los 110 g de agua para no tener datos erróneos

- hacer los cálculos con las formulas vitas en clase.

- tomar las respectivas recomendaciones de seguridad al trabajar con los objetos calientes.

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BIBLIOGRAFIA

https://www.wikipedia.com

https://www.rincondelvago.com

https://monografias.com

https://slideshare.com