Calor_y_Energia_Interna

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PRÁCTICA 5
Calor y Energía Interna
Como se mencionó anteriormente, si hay dos cuerpos en contacto térmico, el calor fluye del cuerpo de mayor
temperatura al de menor temperatura, hasta alcanzar el equilibrio térmico. Para ello, estudiamos la
evolución de la diferencias de temperatura de dos recipientes con agua en contacto térmico, ambas con
diferente temperatura inicial.
Ahora se quiere determinar si la cantidad de calor transferida es proporcional a la diferencia de temperatura
del agua, para lo cual se necesita fabricar un calorímetro.
Objetivos generales
1. Determinar la capacidad calorífica específica de un líquido.
2. Construir un calorímetro y explicar su utilidad en la medición de la capacidad calorífica específica de
un líquido.
5.1 Lecturas previas a la práctica
1. Capacidad calorífica y capacidad calorífica específica.
2. Calorimetría, conservación de energía térmica.
3. Energía eléctrica de calentamiento en función del incremento de temperatura.
5.2 Guía de laboratorio
5.2.1 Materiales
1 Tapa para calorímetro
1 Agitador
1 Bobina calefactora con casquillos
2 Planchas de fieltro
1 Vaso de precipitados (250 ml)
1 Vaso de precipitados (400 ml)
1 Matraz Erlenmeyer de cuello ancho (250 ml)
1 Pipeta con caperuza de goma
1 Probeta graduada (100 ml)
1 Termómetro de Alcohol −10oC-110oC
1 Cronómetro
1 Amperímetro en AC
1 Voltímetro en AC
1 Cable rojo, 10 A, 50 cm
1 Cable azul, 10 A, 50 cm
1 Fuente de alimentación (AC)
5.2.2 Montaje
1. Montar un calorímetro (recipiente aislado) con dos vasos de precipitados (250 y 400 ml) y las dos
placas de fieltro, Figura 5.1.
2. Colocar el filamento con cuidado en la rendija de la tapa del calorímetro.
3. Poner el termómetro y el agitador en los orificios correspondientes de la tapa.
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34 Práctica 5
4. No olvidar que la fuente de alimentación tiene que estar apagada.
Figura 5.1: Esquema de la Práctica de calor y energía interna.
5.2.3 Procedimiento
1. Llenar de agua el matraz Erlenmeyer (depósito).
2. Medir 100 ml de esta agua con la probeta (medir con precisión utilizando la pipeta), y poner en el
calorímetro. Anotar el volumen de agua.
3. Poner en el calorímetro la tapa, con el filamento, el termómetro y el agitador.
4. Poner el multímetro en el alcance de 10 [A].
5. Conectar el filamento con los cables a la salida de tensión alterna 12 V (AC) (con la fuente de
alimentación apagada), a través de los multímetros como se observa en la Figura 5.2. Cuando se
aplique el voltaje de 12 V∼, el filamento debe encontrarse en el agua, de lo contrario se funde.
6. Medir la temperatura inicial del agua (T0) con el termómetro, luego registrar los valores en la Tabla
5.1.
7. Encender la fuente de alimentación y al mismo tiempo iniciar el cronómetro.
8. Medir la temperatura del agua cada minuto hasta los 8 minutos. Entre las lecturas, agitar
regularmente el agua. Registrar los valores en la Tabla 5.1.
9. Durante el calentamiento, al mismo tiempo que se mide la temperatura, medir la intensidad del
circuito calefactor y la caída de voltaje en el filamento, anotar estos valores en la Tabla 5.1.
10. Apagar la fuente de alimentación.
11. Repetir todo el procedimiento para un volumen de 200 ml.
5.3 Tareas para el análisis
1. Realizar una tabla con los valores de ∆T (con respecto al primer valor) y Q en función del tiempo
de calentamiento.
2. Realizar diagramas de la energía eléctrica de calentamiento en función del incremento de
temperatura. ¿Cuáles son las características principales de estas curvas? ¿Qué información se puede
obtener de la pendiente?
3. Realizar diagramas del incremento de la temperatura (con respecto a T0) en función del tiempo de
calentamiento. ¿Cuáles son las características principales de estas curvas?
4. Hacer el análisis de regresión lineal del incremento de temperatura (∆T ) en función del tiempo para
cada caso (100 ml y 200 ml). La ecuación de la recta permite calcular la capacidad calorífica
específica del agua (el tiempo debe estar en segundos).
Calor y Energía Interna 35
Figura 5.2: Esquema de conexión de los multímetros.
Volumen 100 ml 200 ml
t [min] T [oC] U [V] I [A] T [oC] U [V] I [A]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tabla 5.1: Registro de datos experimentales.
5. ¿Cuál es el error medio y el relativo para cada caso (100 ml y 200 ml)? Comparar los resultados en
ambos casos y comentar.
	Calor y Energía Interna
	Lecturas previas a la práctica
	Guía de laboratorio
	Tareas para el análisis