UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, DECANA DE AMERICA)FACULTAD DE MEDICINAEscuela Acadmico Profesional de Enfermeram

LABORATORIO DE FISICA APLICADA A LA SALUD

Profesor de Laboratorio: Eduardo custodio chung

TEMA 7CALOR ESPECFICO

Integrante: Curo Ordoez Liliana Falcn corzo Vanessa lucia Quiroz romero kerly Mendoza Tllez Mara Yanqui huillca milagros

1. PRESENTACION

En el siguiente trabajo se realiza la determinacin de la densidad de un slido y de un lquido haciendo uso del principio de Arqumedes y utilizando agua destilada, alcohol, ron y agua con sal como lquido de referencia de densidades conocidas. El enunciado del principio de Arqumedes nos dice que todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta un empuje (fuerza) vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.Basndonos en dicho principio podemos calcular la densidad de un slido sumergindolo totalmente en un lquido de densidad conocida, con la ayuda de una balanza y teniendo en cuenta que en este caso el volumen del cuerpo y el del lquido desalojado son elementalmente iguales.Este informe contiene un resumen del desarrollo de la prctica, se hizo de diferentes mtodos para determinar la densidad de materiales y slidos para llevar a cabo la densidad de estos.

2. RESUMEN CALORIMETRA: Es la ciencia encargada de las mediciones del calor que se transfieren los cuerpos en aquellos fenmenos donde la temperatura juega un papel importanteCALOR ESPECIFICO: El calor especfico de un cuerpo se define como el calor necesario para elevar en 1 C la temperatura de la unidad de masa del mismo. As, el calor especfico del agua lquida es 1 Kcal/C.Kg, y esto significa que 1 Kg de agua debe recibir 1 Kcal para elevar su temperatura en 1 C. En realidad, el calor especfico es una funcin de la temperatura (no es lo mismo variar la temperatura en 1 C cuando el cuerpo est muy caliente que cuando est fro), pero en esta prctica las variaciones de temperatura experimentales sern lo suficientemente pequeas como para justificar que tratemos los calores especficos como constantes.El calor en si no es una forma de energa. Los cuerpos no tienen calor; el calor no es una funcin de estado; es una energa interna (trmica). El calor es el proceso por el que se transfiere parte de dice energa interna de un sistema a otro, con la condicin que estn a diferente temperatura. 1 cal = 4.18 Joule 1 joule =0.24 calTeniendo 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:3. Q = mCeTSi un sistema termodinmico sufre una variacin de temperatura a volumen constante, absorbe una cantidad de calor directamente proporcional a esta variacin de temperatura.Para varias sustancias o cuerpos:

Para tres cuerpos involucrados:

O para la prctica:

4. INTRODUCCION

Este laboratorio parte del hecho de que si transferimos la misma cantidad de energa en forma de calor a diferentes materiales, el cambio de temperatura es diferente en cada material, es decir los cambios observados en cada material dependen de su capacidad calorfica. Si tomamos el agua como sustancia de referencia, podremos saber el calor especfico de otro material, al colocarlos en contacto trmico. Calor especfico es la cantidad de calor, en Joule o Caloras requeridos para elevar la temperatura del material.En calorimetra se utiliza el calormetro para aislar los materiales que sern puestos en contacto trmico y al medir masas y cambios de temperatura se puede determinar el calor especfico de un material. Partiendo de un anlisis de las transferencias de energa en forma de calor que se presentan dentro del calormetro, podremos determinar el calor especfico. En esta laboratorio en primer lugar determinaremos el calor especfico del material del que est hecho el vaso interior del calormetro (usualmente es de aluminio) suponiendo que conocemos su valor para el caso del agua. En una segunda fase determinaremos el calor especfico de algn material slido, conocidos los valores para el agua y el material del calormetro, los cuales se obtendrn utilizando la ecuacin experimental.

Despus de este laboratorio podremos contrastar nuestros resultados con los valores tericos de los calores especficos del cuerpo solido que se emplearon en este laboratorio y podremos calcular el error porcentual en comparacin con los valores experimentales.

5. FUNDAMENTO TEORICOEl calor es la transferencia de energa desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisin de energa.El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaos relativos.Unidades de medida del calorEl calor se mide en unidades de energa. Por tanto, en el Sistema Internacional su unidad es el julio (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es lacalora (cal). La equivalencia es:1 cal = 4,184 J 1 J = 0,24 calEl calor puede ser transferido entre objetos por diferentes mecanismos: ConduccinEl proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un slido se llamaConduccin.

En la conduccin se transmite energa trmica, pero no materia. Los tomos del extremo que se calienta, empiezan a moverse ms rpido y chocan con los tomos vecinos transmitiendo la energa trmica. ConveccinLa conveccin es el proceso por el que se transfiere energa trmica de un punto a otro de un fluido (lquido o gas) por el movimiento del propio fluido.

Al calentar, por ejemplo, agua en un recipiente, la parte del fondo se calienta antes, se hace menos densa y sube, bajando el agua de la superficie que est ms fra y as se genera un proceso cclico.En la conveccin se transmite energa trmica mediante el transporte de materia RadiacinLa radiacin es el proceso por el que los cuerpos emiten energa que puede propagarse por el vaco.La energa que los cuerpos emiten por este proceso se llamaEnerga radiante. Por ejemplo, la Tierra recibe energa radiante procedente del Sol, gracias a la cual la temperatura del planeta resulta idnea para la vida.

Todos los cuerpos radian energa en funcin de su temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor ser la energa de la radiacin que emiten.Las radiaciones se clasifican, de menor a mayor energa en:

CALOR ESPECFICOSe 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 Cepodemos deducir que el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m cuando su temperatura vara desde una temperatura T1hasta otra T2(T = T2- T1) vendr dado por la expresin:Q = mCeTEl mtodo de las mezclas se fundamenta en la utilizacin de un calormetro, un recipiente que permite un alto aislamiento trmico de cualquier sustancia contenida en su interior. En el interior de este recipiente, se mezclar el etanol fro con agua caliente, de modo que se podr afirmar que el calor recibido por la sustancia fra para calentarse es igual al calor cedido por la sustancia caliente para enfriarse:Qganado = QcedidoComo ya se ha comentado en la introduccin, cada flujo de calor puede calcularse como el producto de la masa por el calor especfico por el incremento de temperatura (Q = m c T). En adelante, vamos a utilizar el subndice 1 para hacer referencia al fluido inicialmente fro (etanol, de calor especfico desconocido) y el subndice 2 para el fluido inicialmente caliente (agua, de calor especfico conocido).

Ambos incrementos de temperatura se han considerado positivos (T2>Te>T1), puesto que al hablar de calor ganado y calor cedido el criterio de signos es innecesario. En esta ecuacin, la nica incgnita es c1, puesto que el calor especfico del agua es conocido, las masas de ambos fluidos se determinan antes de realizar la mezcla, y todas las temperaturas (de ambos fluidos inicialmente y de la mezcla de ambos al final) se han de determinar experimentalmente. Vayamos ahora un paso ms all. Hasta aqu habamos considerado que el calor cedido por el agua equivala al recibido por el etanol. En realidad, hay un tercer elemento tomando parte en el intercambio de calor: el propio calormetro. Considerar al calormetro como un elemento que cede o que toma calor depende del procedimiento experimental que se siga. Supongamos que decidimos introducir en el calormetro el fluido caliente en primer lugar. En ese caso, el calormetro tomara la temperatura del fluido caliente y consideraramos que el conjunto de ambos cedera calor al fluido fro. As pues, la aportacin del calormetro se debera tener en cuenta de este modo:

Donde se ha considerado que el calormetro cede calor y que el incremento de temperatura que sufre es el mismo que el que sufre el fluido caliente. Al aadir la aportacin del calormetro, se hace necesario determinar experimentalmente su masa mc. Adems, se nos suma una nueva incgnita: el calor especfico del calormetro cc. Para determinarla, se debe llevar a cabo la calibracin del calormetro. Esta calibracin consiste en el mezclado de fluidos de c conocidos (por ejemplo, agua fra y caliente), de modo que la nica incgnita en esta ltima ecuacin sea cc. Una vez aplicada la ecuacin y determinado este valor, c1 pasar a ser la nica incgnita de la ecuacin. Por lo tanto se podr determinar c1, mezclando agua caliente con etanol fro y aplicando el valor determinado de cc.

6. DETALLES EXPERMENTALESEl procedimiento experimental llevado a cabo tuvo comoobjetivoprincipal calcular lafuerzade empuje que ejercen los lquidos sobre los cuerpos slidos sumergidos. Esta fuerza se puede explicar debido a que lapresinen un fluido aumenta con la profundidad, es decir que es mayor la presin hacia arriba que un objeto experimenta sobre la superficie inferior que la presin hacia abajo que experimenta sobre la superficie superior, por consiguiente la fuerza resultante, conocida como fuerza de empuje o fuerza boyante se dirige hacia arriba.Para esta experiencia fue necesario emplear los siguientes equipos ymateriales: Una cocinilla (para elevar la temperatura de lamuestra a analizar) un soporte universal (para sostener el cuerpo sumergido en agua) un calormetro demezclas (donde mezclamos elagua y la muestra) una probeta (para medir el volumen de aguaa utilizar) una balanza (para determinar la masa del calormetro de lasmuestras) un termmetro (para medir la temperatura del agua yde la muestra y la temperatura de equilibrio) un vaso deprecipitado (donde calentamos la muestra)Se determin la masa del calormetro y de las muestras. Masa del calormetro: 70.5

Masa de muestra 1: 77,3 (cobre)

Masa de muestra 2: 23 (aluminio)

Masa de muestra 3: 64,5 (plomo)

Masa de muestra 4: 41,8 (desconocido)

Se tom la temperatura del calormetro que contieneagua y de la muestra (staestando sumergida en agua hirviendo) y se obtuvo la temperatura inicial:

93C (cobre) 94C (aluminio) 95C (plomo) 95C (desconocido)

Luego se introdujo la muestraen el calormetro, establecindose el equilibrio y se obtuvo la temperatura final:

28C (cobre) 26C (aluminio) 25C (plomo) 25c (desconocido

7. RESULTADOS

TABLA 8.1 Nombre del solidoMasa de aguaMa(g)Masa del solido ms (g)Masa del calormetroMc (g)Temperatura inicial del aguaTos (C)Temperatura inicial del calormetroTos (C)Temperatura inicial del solidoTos (C)Temperatura de equilibrioT (C)

Cobre15077.370.523C23C93C28C

Aluminio1502370.523C23C94C26C

Plomo15064.570.523C23C95C25C

desconocido15041.870.523C23C95C25C

NOMBRE DEL SOLIDOCe (cal/g C)Mtodo del calormetro (cal/g C)Valo0res tericos% E

Cubre0.1640.09278%

Aluminio0.310.21444%

Plomo0.0730.031135%

desconocido0.11

% E= * 100COBRE% E= * 100=78%ALUMINIO% E= * 100=44%PLOMO% E= * 100=135%

8. RECOMENDACIONES

comprobar el principio del calor ganado y el calor medido debido a la frmula de equilibrio trmico. - El mtodo directo y experimental para conocer el Calor Especifico de cualquier cuerpo es sencillo pero se necesita de una destreza y una habilidad para cometer mnimos errores.

9. BIBLIOGRAFIA

http://fisicayquimicaenflash.es/eso/4eso/e_termica/e_termica03.html http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema3/tema3.htm http://srv2.fis.puc.cl/mediawiki/index.php/Determinaci%C3%B3n_del_Calor_espec%C3%ADfico_de_un_solido_por_el_M%C3%A9todo_de_las_Mezclas_%28Fis_1520%29

10. CUESTIONARIO

1. cules son las principales dificultades encontradas al realizar la prctica?

En esta prctica se maneja agua hirviendo y metales muy calientes que alcanzan rpidamente temperaturas prximas a 100C. Si se trabaja de manera descuidada o imprudente se pueden producir quemaduras serias.

2. A partir de la tabla 8.1 y utilizando la ecuacin 8.3 encontrar el calor especifico de los cuerpos slidos utilizados.Nombre del solidoMasa de aguaMa(g)Masa del solido ms (g)Masa del calormetroMc (g)Temperatura inicial del aguaTos (C)Temperatura inicial del calormetroTos (C)Temperatura inicial del solidoTos (C)Temperatura de equilibrioT (C)Calor especificoCe (cal/g C)

Cobre15077.370.523C23C93C28C0.164

Aluminio1502370.523C23C94C26C0.31

Plomo15064.570.523C23C95C25C0.073

desconocido15041.870.523C23C95C25C0.11

= 0,214=1 Cobre

= 70.5*0.214*(23-28) + 150*1*(23-28)/77.3(93-28)=0.164 Aluminio=70.5*0.214*(23-26) + 150*1*(23-26)/23(94-26)=0.31 Plomo=70.5*0.214*(23-25) + 150*1*(23-25)/64.5(95-25)=0.073 Desconocido=70.5*0.214*(23-25) + 150*1*(23-25)/41.8(95-25)=0.11

3. Busque los valores tericos de los cuerpos slidos que se utilizaron en el laboratorio y calcules el error porcentual en comparacin con los valores experimentales

Cobre: 390 Aluminio: 880Plata: 235

Error porcentual:

Cobre: 74 %

- Aluminio: 31%

Plata: 21%

4. Tratar las clases de calormetro

El calormetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos.

Tipos de calormetros:

1. CALORMETRO ADIABTICO: No permite el intercambio de energa en forma de calor entre la celda y los alrededores. Es un sistema aislado que permite hacer la relacin calor generado y diferencia de temperatura. Existen 3 mtodos que evitan el intercambio de calor entre el sistema y los alrededores: La generacin rpida de calor, el uso de una resistencia trmica, el control de la temperatura de los alrededores.

2. CALORMETRO ISOPERIBLICO: La temperatura de los alrededores permanece constante , mientras que la temperatura del sistema varia con el tiempo. Se usa una resistencia trmica de magnitud definida entre la celda y los alrededores. El intercambio de calor depende de la diferencia de temperaturas de los alrededores y de la celda.

3. BOMBA CALORIMTRICA: Est dividida en dos cmaras; en una de ellas se pone una cantidad conocida y determinada de agua pura, en la otra se pone una pequea cantidad de los reactivos a analizar. Ambas cmaras estn separadas por una pared metlica, de modo que los componentes no tiene contacto. Se pone tambin un termmetro, un dispositivo de agitacin y dos barras elctricas de ignicin (ocurre cuando el calor que emite una reaccin llega a ser suficiente como para sostener la reaccin qumica) de la muestra.

4. CALORMETRO DE TITULACIN ISOTRMICA: Puede determinarse la constante de equilibrio, la estequiometria y la entalpa de interacciones entre dos molculas en disolucin. Con frecuencia, esas molculas son una protena y un ligando.

5. CALORMETRO DE CARGA SECA: Consiste en una carga trmicamente aislada donde se disipa la potencia, una lnea de transmisin poco conductora del calor que conecta la entrada con la carga y un termmetro. Este calormetro usa el principio de carga dual, en el cual una absorbe mientras que la segunda acta como temperatura de referencia. Es necesario que los alrededores tengan un gradiente de temperatura constante.

5. mediante que proceso se transmite el calor entre los cuerpos dentro del calormetro.Defina la temperatura de equilibrio

Loscalormetrosse utilizan para aislar del ambiente las sustancias y realizar, de esta forma, experimentos en los que se produce una variacin de temperatura. Un calormetro consta de un recipiente que contiene agua y que est provisto de una tapadera con dos orificios, a travs de los cuales se introduce un agitador y un termmetro. El recipiente est envuelto por un aislante trmico que reduce al mnimo las prdidas de energa al exterior.Equilibrio trmicoCuandodos cuerpos a distinta temperatura, se ponen en contacto trmico, intercambiarn energa hasta que ambos alcancen el equilibrio trmico. Equilibrio significa que aunque los dos cuerpos puedan intercambiar energa a nivel microscpico, dicho intercambio tiene lugar en ambas direcciones, no habiendo en promedio intercambio neto en ninguna de las dos.

6. Que materiales son buenos y malos conductores de calorEl calor no se transmite con la misma facilidad por todos los cuerpos. Existen los denominados "buenos conductores del calor", que son aquellos materiales que permiten el paso del calor a travs de ellos. Los "malos conductores o aislantes" son los que oponen mucha resistencia al paso de calorBuenos Conductores:* Aluminio.* Cobre.* Oro.* Plata.

Malos conductores:* Vidrio.* Amianto.* Fieltro.* Porcelana.

7. Segn los resultados de la tabla 8.1, podra predecir los materiales desconocidos utilizados

11. CONCLUSIONES Y O SUGERENCIAS

En este laboratorio se ha podido comprobar que el calor especfico para cada tipo de material no es igual para todos, ya que esto depende esencialmente de las propiedades internas de cada sustancia ya que ellos determina su dificultad o facilidad para aumentar de temperatura debido al calor al cual estn siendo sometidos.

Si una sustancia tiene un calor especifico relativamente grande, significa que necesita absorber ms calor para elevar su temperatura, en cambio si una sustancia u objeto tiene calor especfico relativamente pequeo, necesita de menos calor para poder elevar su temperatura representando as una facilidad para aumentar su temperatura.

La sustancia de mayor calor especfico necesitara absorber ms calor para elevar su temperatura.