Experimento: CALOR ESPECÍFICO Y CALOR LATENTE, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

¡Descarga Experimento: CALOR ESPECÍFICO Y CALOR LATENTE y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Física solo en Docsity! Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Escuela de Física FS 0311 Laboratorio de Física General II Nombre del Estudiante: Camila Morera Cortés Carne: C05329 Experimento: CALOR ESPECÍFICO Y CALOR LATENTE Objetivos: - Calcular experimentalmente el valor del calor específico de diferentes sustancias. - Calcular experimentalmente el valor del calor latente de fusión del agua. - Identificar una nueva propiedad que permite diferenciar un material de otro. Datos recopilados: (20 puntos) Tabla 1: Determinación del calor especifico de un metal C A S O RECIPIENTE SUSTANCIA MASA m (g) TEMPERATURA Ti (°C) CALOR ESPECIFICO c (J/g°C) TEMPERATURA DE EQUILIBRIO Tf (°C) OBSERVACIONES 1 Beaker Acetona 150 50 2.44 24.73 La temperatura de la acetona que es quien estaba más caliente fue la que más descendió en comparación con el aumento de la temperatura del agua, esto según lo observado en el gráfico. Calorímetro Agua 150 10 4.184 2 Beaker Agua 150 50 4.184 35.19 La temperatura del agua, quien estaba en el beaker descendió más de lo que la del etanol ascendió, esto según lo observado en el gráfico. Calorímetro Etanol 150 10 2.46 3 Beaker Isopropanol 150 50 2.6 30.63 En este caso la acetona aumenta más su temperatura de lo que el isopropanol disminuye la misma, según el gráfico mostrado por el simulador. Calorímetro Acetona 150 10 2.44 4 Beaker Plata (Ag) 20 100 0.235 20.89 La temperatura del agua se mantiene constante en la mayor parte de la simulación, el metal pierde la mayor cantidad de su temperatura al entrar al agua y las partículas y el movimiento de las partículas de agua aumenta ligeramente. Calorímetro Agua 100 20 4.184 Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Escuela de Física FS 0311 Laboratorio de Física General II 5 Beaker Cobre (Cu) 20 100 0.385 21.45 La temperatura del agua se mantiene constante en la mayor parte de la simulación, el metal pierde la mayor cantidad de su temperatura al entrar al agua y las partículas y el movimiento de las partículas de cobre es más acelerado y el del agua aumenta su velocidad ligeramente. Calorímetro Agua 100 20 4.184 6 Beaker Hierro (Fe) 20 100 0.449 21.68 La temperatura del agua aumenta muy ligeramente en la simulación, el metal pierde la mayor cantidad de su temperatura al entrar al agua y las partículas y el movimiento de las partículas de hierro es más acelerado que las de agua, además, estas aumentan un poco su velocidad. Calorímetro Agua 100 20 4.184 7 Beaker Hielo 50 -20 2.06 3.43 Al observar el gráfico se tiene un descenso mayor en la temperatura del agua, comparado con la cantidad que aumenta la temperatura del hielo. Calorímetro Agua 100 50 4.184 8 Beaker Hielo 50 0 2.06 6.71 Al observar el gráfico se observa como el hielo aumenta ligeramente su temperatura mientras que el agua disminuye en una mayor magnitud esta variable. Calorímetro Agua 100 50 4.184 Resultados: (20 puntos) Tabla 2: Calores específicos experimentales. Sustancia en el Beaker Calor especifico C1 (J/g°C) % de error* Caso 1: Acetona 2.44 14.23 Caso 2: Agua 4.18 0.00 Caso 3: Isopropanol 2.60 13.33 Caso 4: Plata 0.24 4.34 Caso 5: Cobre 0.39 0.00 Caso 6: Hierro 0.4487 0.00 * Emplee como valor teórico los datos de la tabla 1 del documento de la práctica. Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Escuela de Física FS 0311 Laboratorio de Física General II A partir de este punto de la tabla, se emplean metales y agua para observar el movimiento que se ejercen en las partículas de ambas sustancias, para los casos 4, 5 y 6 se utilizaron 20 g del metal a 100°C como temperatura inicial y se colocó en el calorímetro con 100 g de agua a 20°C, es decir la unica diferencia de medida presente en dichos casos es el calor especifico propio de cada sustancia, de forma general se logró ver un incremento en la velocidad que se movian las partículas de agua al ser calentadas por el metal que se introdujo y también el agua, la cual tenia una menor temperatura inicial, se mantuvo constante o aumentó muy levemente en los gráficos generados, a diferencia del metal, que su temperatura disminiyó casi que de manera exponencial. El comportamiento mencionado anteriormente se mantuvo de forma general en la plata, el cobre y el hierro, que fueron los metales empleados en la simulación. Continuando con la práctica se encuentra la tabla 2, en esta se calculan los calores específicos de las sustancias que se encontraban en los beakers, este cálculo se hace por medio de la fórmula brindada el documento de la presente práctica y además se calcula los porcentajes de error según los valores teóricos. La fórmula empleada para calcular el valor específico de cada sustancia se pbserva en la figura 1, donde además se adjunta un ejemplo de cálculo para la acetona. Figura 1. Cálculo calor específico de la acetona Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Escuela de Física FS 0311 Laboratorio de Física General II Este procedimiento se realizó para todas las sustancias solicitadas en la práctica, además de realizar dicho cálculo, se obtuvo el porcentaje de error entre los valores experimentales y los teóricos, por medio de la siguiente formula: Un ejemplo de la aplicación de la fórmula para el cálculo del porcentaje de error se encuentra en el caso del agua, para el cual se obtuvo un resultado de 4.18 J/g°C y según la tabla 1 de la guía, el calor específico teórico es exactamente estos mismos 4.18 J/g °C por lo que el porcentaje de error es practicamente inexistente. Algunas sustancias como la acetona y el alcohol isopropilico no aparecían en los datos teóricos de la tabla 1, por lo que se indagó en algunas fuentes de interntet para así encontrar sus valores correspondientes y hacer el análisis de los porcentajes de error, la acetona tiene un calor específico teórico de 2.36 J/g°C (Fisicanet, s.f.) y valor correspondiente al alcohol isopropílico es de 3.00 J/g °C (Manual Riesgo SA, 2012). Por último se encuentra la tabla 3, en sta se calcularon los calores latentes de fusión del hielo en el agua que se encuentra en las dos ultimas filas de la tabla 1 del presente documento, para el hielo a - 20°C se obtuvo un calor latente de fusión de 362.85 J/g °C con un porcentaje de error de 8.74% y se tomó como dato teórico el calor latente de fusión del agua, el cual es 333.7 J/g °C. Asimismo se realizó el cálculo para el hielo a 0° y se obtuvo un calor de 390.33 J/g °C con un porcentaje de error de 16.97%. A continuación se adjunta la figura 2, en la que se ejemplifica y se demustra la fórmula empleada para el cálculo anterior. Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Escuela de Física FS 0311 Laboratorio de Física General II Figura 2. Cálculo calor latente de fusión del hielo Conclusiones: (10 puntos) Una vez finalizada la prácica fue posible comprobar de manera experimental con los datos colocados en la tabla 1, que el cuerpo que posee una cantidad mayor de calor, es quien pierde y pasa su energía calórica al cuerpo o sustancia que se encuentra mas fría, esto se evidencia mayormente al introducir un metal sumamente caliente en agua a una temperatura menor, ya que la misma se calienta en menor magnitud de la que el metal se enfría. Además se logró calcular por medio de formulas proporcionadas por la práctica el valor del calor especifico experimental de diferentes sustancias y se analizaron los datos recopilados para los porcentajes de error obtenidos, los cuales se mantuvieron bajos dando indicios de que los resultados obtenidos son correctos. Asimismo se logró calcular experimentalmente el valor del calor latente de fusión del agua, esto se realizó por medio del experimento del hielo. Cuestionario: (15 puntos) 1. ¿Por qué sentimos algunos materiales más fríos que otros, aun cuando están a la misma temperatura? Al colocar nuestras manos o tocar un objeto que se encuentra a una temperatura diferente de nuestra temperatura corporal, inmediatamente se produce un intercambio de energía calórica y esta transferencia de calor cuenta con dos principales factores, en primer lugar, que haya una diferencia de