Determinación del calor específico de diferentes materiales en un laboratorio de física, Guías, Proyectos, Investigaciones de Bioquímica

¡Descarga Determinación del calor específico de diferentes materiales en un laboratorio de física y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Bioquímica solo en Docsity! Facultad de Ciencias exactas y Naturales Escuela de Ciencias Físicas y Matemática LABORATORIO DE FÍSICA N° 9 Tema : Calor específico. Objetivos: - Estudiar las características del intercambio térmico entre dos sustancias. - Determinar el calor específico de un material. - Aprender cómo el calor específico es propio de cada material y cómo esto puede ser utilizado para su caracterización. Marco teórico: El calor específico c de una sustancia es la cantidad de energía térmica (calor) que un solo gramo de la sustancia debe absorber para cambiar su temperatura en un grado Celsius (o Kelvin). El calor específico del agua, por ejemplo, es cagua = 4.186 J/goC. Es decir: se necesitan 4.186 J de calor para elevar la temperatura de 1g de agua en 1 °C. En general, se tiene que: Q  c  m  T donde Q es el calor necesario para producir un cambio de temperatura T en una muestra de masa m y calor específico c . Si no hay pérdida en el medio ambiente, cuando añadimos un metal frío al agua tibia, el calor ganado por el metal, QM , debe ser igual al calor perdido por el agua, Qagua : QM  Qagua  cM  mM TM  cagua  magua Tagua Se obtiene entonces, para el metal: La tabla muestra algunos calores específicos de diferentes sustancias Dado que el calor específico del agua es mucho mayor que el de los metales que se utilizarán en la práctica, el cambio de temperatura del agua será pequeño y limita la precisión del experimento. Para maximizar Tagua , necesitamos mantener la masa de agua lo más pequeña posible y la diferencia de temperatura inicial entre el metal frío y el agua caliente lo más alta posible. Sin embargo, hay una complicación adicional. Cuando se abre la taza del calorímetro para agregar el metal, el vapor de agua saturado en el aire sobre el agua se pierde en la habitación (visible como vapor que se eleva desde la taza). Para 80 oC de agua, esto resulta en una caída de temperatura de ~ 0.5 oC a medida que se restablece el equilibrio en el calorímetro cerrado, incluso si no se agrega metal. Dado que el cambio de temperatura total del agua es de solo unos 5 oC, esto es un error grave. Este efecto se puede eliminar eficazmente mediante el uso de agua no más caliente que unos 50 oC. Una última complejidad es que el calorímetro no está totalmente aislado del medio ambiente. La tapa del calorímetro está fuera de la taza hasta que se agrega la muestra de metal. El calorímetro se tapa y el sistema llega al equilibrio luego de un tiempo. Durante este intervalo de tiempo, el agua en el calorímetro se habrá enfriado en varias décimas de grado debido a la pérdida en la habitación. Esto se corregirá ajustando una línea recta a los datos luego de haber alcanzado el equilibrio. Con esta línea se extrapola la temperatura, justo en el momento en que se coloca la muestra, para encontrar la temperatura de equilibrio que habría ocurrido si el equilibrio hubiera ocurrido instantáneamente, antes de que pudiera ocurrir cualquier pérdida en la habitación. Figura: Gráfica de medida para la obtención del calor específico, se puede observar la línea ajustada para compensar pérdidas con el ambiente. Materiales: - 2 Sensores digitales de temperatura (o un sensor y un termómetro) - Calorímetro - Calentador eléctrico - Dos vasos de precipitado - Cilindro graduado de 200 ml con 1ml de apreciación - 1 litro de agua - Balanza digital - Muestras de materiales - Cordel para sujetar los materiales - Papel secante - Hielo (opcional pero recomendado)