Determinacin de la longitud de onda de un laser de He-Ne con el interferometro de Michelson

CALOR ESPECFICO DE UN SLIDOAndres Primo, Javier Ahumada, Danilo Gil, Ian ZambranoLaboratorio de Fsica Calor Ondas Grupo:____

Resumen

En la experiencia realizada lo que se hizo fue utilizar el calormetro como una herramienta bsica, para aislar los materiales que sern puestos en contacto trmico y al medir masas y cambios de temperatura. Partiendo de un anlisis de las transferencias de energa en forma de calor que se presentan dentro del calormetro, la interaccin del material de plomo y el agua

ObjetivoDeterminar el valor especfico de un slido descocido, recocindolo por medios clculos. AbstractIn the realized experience what was done was to use the calorimeter as a basic tool, to isolate the materials that will be contacted and on having measured masses and changes of temperature. Departing from an analysis of the transfers of energy in the shape of heat that they present inside the calorimeter, the interaction of the material of lead and the waterObjetiveTo determine the specific value of a solid descocido, recocindolo for half a calculations.

UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICASREA DE LABORATORIO DE FSICA FACULTAD DE INGENIERA

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1. Introduccin

Daniel Fahrenheit (1686-1736) se le considera el primero en cuantificar el concepto de temperatura gracias a sus trabajos con termmetros cerrados de lquidos. Utilizo como punto cero la solucin ms fra que pudo producir (0 F; -17.8 C) y defini 100 la temperatura de la sangre (37.8 C) desde entonces se utilizaron otros puntos de referencia, como el punto de fusin del hielo, etc. Ya en el siglo XVIII, existan fsicos que entendan el calor como un tipo de movimiento que dieron pie a la definicin del calor. La hiptesis dominante de la poca, sugera que exista una sustancia llamada caloricum que se conservaba y flua de cuerpo en cuerpo, distintos materiales tendran distintas capacidades para esta sustancia y al friccionar dos cuerpos el caloricum seria literalmente extrado. Tiempo despus James Prescott J oule (1818-1889) demostr que el calor generado en un circuito conectado a un elemento galvnico era igual al cambio calrico de la celda en que se desarrollaba la reaccin qumica, y que disminua si el circuito realizaba algn tipo de trabajo mecnico. Demostr la equivalencia de energa qumica, elctrica, mecnica y calor.

Una de las aplicaciones del calor especfico en la actualidad es determinar de que est compuesto o que es un material, mediante la medicin de su calor especfico y la comparacin de este valor con las tablas preestablecidas. Adems de esto, en la industria tiene otras aplicaciones, como la fabricacin y el diseo de materiales termoaislantes. [1]

2. Fundamentos Tericos

2.1 Equilibrio trmico

Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenan diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende elflujo de calor, y el sistema formados por esos cuerpos llega a suequilibrio trmico.

Por ejemplo, si pone tienes un recipiente con agua caliente, y otro con agua fra, a travs de sus paredes se establecer un flujo de energa calorfica, pasado un tiempo, la temperatura del agua en ambos recipientes se igualar (por obra de lastransferencias de calor, en este caso del agua ms caliente a la ms fra, tambin por contacto con el aire del medio ambiente y por evaporacin), pero el equilibrio trmico lo alcanzarn cuando ambas masas de agua estn a la misma temperatura.Lacantidad de calor(Q)que gana o pierde un cuerpo demasa (m)se encuentra con la frmula

Dnde:

Qes la cantidad de calor (que se gana o se pierde), expresada en caloras.

mes la masa del cuerpo en estudio. Se expresa en gramos

Cees el calor especfico del cuerpo. Su valor se encuentra en tablas conocidas. Se expresa en cal / gr C

tes la variacin de temperatura =Tf T0. Lase Temperatura final(Tf)menos Temperatura inicial(T0), y su frmula es

[2]

2.2 Calor especificoSe define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de la unidad de masa de un elemento o compuesto en un grado. En el sistema internacional sus unidades sern por tanto Jkg-1K-1.El calor especfico del agua es de 4180 Jkg-1K-1.Teniendo en cuenta esta definicin de calor especfico propio de un cuerpo o un sistema Ce podemos deducir que el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m cuando su temperatura vara desde una temperatura T1 hasta otra T2 (T = T2 - T1) vendr dado por la expresin:Q = mCeTCuando dos cuerpos que estn a distinta temperatura se ponen en contacto se produce un flujo de calor desde el que est a mayor temperatura hacia el que est a menor temperatura hasta que ambas temperaturas se igualan. Se dice que se ha alcanzado el equilibrio trmico

[3]2.3 Calormetro. El calormetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. En un caso ideal de transferencia de calor se puede hacer una simplificacin: que nicamente se consideren como sustancias intervinientes a las sustancias calientes y fras entre las que se produce la transferencia de calor y no los recipientes, que se consideraran recipientes adiabticos ideales, cuyas paredes con el exterior seran perfectos aislantes trmicos (calormetro); el caso real ms parecido sera un termo o un saco de dormir con relleno de plumas.

3. Desarrollo experimental

Lo que se realiz en la prctica en primera parte Se midio la masa del vaso interior del calormetro, luego se midio la masa del bloque al que se desea calcular el calor especfico.Se coloc el bloque en el calormetro de forma que sea ms fcil cubrirlo con agua, viertio en el calormetro 50 ml de agua a temperatura ambiente. Si esta cantidad de agua no logra cubrir completamente el material desconocido, entonces aumente la cantidad hasta lograr que esto se cumpla.Se tap el calormetro, y pasado unMinuto se midio la temperatura de equilibrio del sistema calormetro agua-material Con ayuda del mechero se calentaron en otro recipiente 150ml de agua m2.Una vez alcanzada una temperatura aproximada de 70 virtala en el calormetro procediendo a aislarlo. Despus de unos minutos, y una vez alcanzado el equilibrio trmico del sistema Calormetro agua material midala temperatura de equilibrio del sistema completo.

Mc: Masa del calormetro.M1: masa del agua fra.M2: Masa de agua caliente.Ti: Temperatura inicial del calormetro y del agua fra en CTi: Temperatura inicial del agua caliente en CTf: Temperatura de la mezcla en C

4. Clculos y anlisis de resultados

Despus de mirar los datos de la tabla, donde nos proporcionan los datos de las masas y temperaturas obtenidas de las mediciones dadas dentro de la prctica, para encontrar el calor especifico de cada grupo.

Por lo que el calor especifico del calormetro para nuestro grupo (5) seria:

Con un error porcentual para el calor especfico:

Por lo que

Calculo del calor especfico para los grupos restantes.

Para el Grupo 1.

Para el Grupo 2

Para el Grupo 3.

Para el Grupo 4.

Segn los datos tomados de todos los grupos que realizaron la experiencia el promedio calculado del calor especfico del calormetro es 0.49 cal/gC A partir de esto, el valor especifico del calormetro se acerca con el valor especifico del aluminio, 0.22 cal/gC.

5. Conclusiones

En esta experiencia se tuvieron en cuenta las siguientes observaciones de acuerdo a nuestro objetivo pudimos observar que las medidas obtenidas de 0.23 cal/g C con un margen de error porcentual de 23.63%. y se le atribuyen factores externos como el aire acondicionado que haca que la temperatura en el termmetro bajara rpidamente y posibles fallas. Otro factor era los contratiempos en cada paso a realizar. Pero a pesar de todo con los datos obtenidos nos podemos dar cuentas que son muy cercanos o similar al valor terico o calor especifico del aluminio.

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Bibliografa

1. W. Greiner, L. Neise y H. Stcke. Desarrollo histrico de la teora del calor. III. La naturaleza del calor, IV la historia del concepto de energa.2. Profesorenlinea. Equilibrio trmico. http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Calor_Equilibrio_termico.html3. Fsica y qumica. Energa trmica. Pgina 3. Calor especifico. http://fisicayquimicaenflash.es/eso/4eso/e_termica/e_termica03.html

GrupoMasa del material desconocidoMasa del calormetroMasa del agua fra

Masa del agua calienteTemperatura inicial del calormetro, bloque y agua fraTemperatura inicial del agua calienteTemperatura final de la mezcla

mbmcm1m2TiTiTf

129.1g46.4g42.5g140.2g25C70C50C

216.5g32g43.5g143g22C70C50C

323.3g42.7g48.5g146g22C70C52C

417g43.5g47.5g145g25C70C55C

57.1g44.55g107.5g174.18g23.5C70C50C