UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA EN CIENCIAS FISICAS Y MATEMTICAS

CALOR ESPECFICO

CARRERA: Ingeniera Matemtica

NIVEL:2doSemestre

PARALELO: 1 AUTORES:MALIZA EDISONMANOSALVAS MICAELAMEJIA ANDRESMONTENEGRO DIANAMOROCHO CARLOSPINANGO RONNYPUCHA FELIPEROMERO GUSTAVOSILVA DANIELASIMBAA TOMAS

D.M QUITO JULIO 2015INDICE DE CONTENIDOSINDICE DE CONTENIDOS2INDICE DE ANEXOS3RESUMEN4INTRODUCCION5CAPITULO I6EL PROBLEMA6HIPOTESIS6OBJETIVOS6General6Especficos6JUSTIFICACION7FACTIBILIDAD7CAPITULO II8MARCO TEORICO8ANTECEDENTES DEL PROBLEMA8Antecedentes Histricos8CONTENIDO9Calor9Tipos de Transferencia de Calor9Calora11Calor especifico12Capacidad Calorfica13Equilibrio trmico13Resultados14Conclusiones14Recomendaciones14REFERENCIAS15Bibliografa15Net grafa15ANEXOS16Anexo 116Facturas16Anexo 217Construccin del calormetro17

INDICE DE ANEXOS

RESUMEN

INTRODUCCIONLa principal fuente calorfica que conocemos es el sol, sin l la vida en nuestro planeta seria de todo punto imposible. El sol produce un fenmeno fsico que todos conocemos y sufrimos habitualmente en verano. El calor como una forma de energa que est unida al movimiento desordenado de las molculas en los cuerpos podemos decir que la energa se define como la capacidad que poseen los cuerpos para producir untrabajoy La energa calorfica puede producir distintos fenmenos, como los cambios de estado: de slido a lquido de lquido a vapor. Tambin producen efectos de dilatacin en los cuerpos slidos. El estudio de calorimetra es muy importante ya que en la vida cotidiana est presente en todo momento desde la temperatura de nuestro cuerpo hasta la temperatura de nuestro sistema en general, adems poder determinar numricamente el cambio de temperatura de dos cuerpos cuando interactan y generan energa, por ello realizamos esta investigacin dedicada exclusivamente a la calorimetra. Tambin podemos aadir que al realizar este proyecto de investigacin estamos dando a conocer leyes ya establecidas anteriormente por cientficos muy destacados en la materia con lo cual ser importante nombrar algunos personajes que hicieron posible el estudio de la calorimetra.LaCalorimetraes la parte de la fsica que se encarga de medir la cantidad de calor generada en ciertos procesos fsicos o qumicos.

El aparato que se encarga de medir esas cantidades es el calormetro. Consta de un termmetro que est en contacto con el medio que est midiendo. En el cual se encuentran las sustancias que dan y reciben calor. Las paredes deben estar lo ms aisladas posible ya que hay que evitar al mximo el intercambio de calor con el exterior. De lo contrario las mediciones seran totalmente errneas.

CAPITULO I EL PROBLEMA

La capacidad calorfica especfica, calor especfico o capacidad trmica especfica es una magnitud fsica que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinmico para elevar su temperatura en una unidad. En general, el valor del calor especfico depende del valor de la temperatura inicial.Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto trmico, despus de un cierto tiempo, alcanzan la condicin de equilibrio en la que ambos cuerpos estn a la misma temperatura.En un sencillo experimento se desea comprobar la capacidad calorfica de un objeto previamente seleccionado con la cual se determinara la capacidad de los objetos para transferirse calor unos a otros mediante este sistema que estn en contacto a diferentes temperaturas por medio del simulador de calor demostrando la variacin de temperatura segn el material. Este anlisis se lo har a diferentes metalespara obtener diferentes resultados de los mismos los cuales sern comprobados en la parte terica como en la prctica HIPOTESIS

Cmo podemos calcular el calor especfico de una manera sencilla y con materias caseros para objetos de pruebas ms utilizados en el rea de fsica?

OBJETIVOS

General

Determinar experimentalmente la capacidad calorfica de un calormetro (constante calorimtrica) a presin constante y as comprobar los efectos de la transferencia de calor entre sistemas que estn en contacto a diferentes temperaturas por medio del simulador de calor demostrando la variacin de temperatura segn el material. Especficos

Medir y Comparar los resultados experimentales mediante las predicciones tericas y los datos reportados en la lectura experimental del calor especifico de tres cuerpos metlicos. Constatar el equilibrio trmico como punto de finalizacin de la transferencia de temperatura entre dos sistemas en contacto y que tienen diferente temperatura.

JUSTIFICACION

La razn por la que hemos tomado como tema de estudio la calorimetra ha sido que muchos de los objetos de prueba o materiales de estudio tienen mayor capacidad de almacenamiento de energa ya que sabemos que un cuerpo que tiene mayor capacidad calorfica produce vapor y este en el aguada una caldera aumenta lapresiny esto provoca elmovimientode los mbolos de una locomotora.Con el ejemplo ya antes mencionado se puede decir que el calor puede originartrabajoo transformarse en l, por lo cual se podra decir que el calor es una forma de energa capaz de calentar los cuerpos, por estos motivos es de suma importancia saber la capacidad calorfica de los cuerpos ms utilizados en los laboratorios de fsica.

FACTIBILIDAD

En el desarrollo del presente proyecto pretendemos realizar un cuerpo experimental para fundamentar el conocimiento fsico respecto al calor especifico de los cuerpos con lo cual nos permitir dar respuesta a una interrogante e interpretar el significado de esta. La realizacin de los clculos del calor especfico garantiza encontrar la cantidad de calor que hay en una sustancia o sistema termodinmico al incrementar su temperatura. La probabilidad de viabilidad del prototipo de creacin de un calormetro como el que realizaremos son posibles efectuarlos con la ayuda necesaria que demanda la experimentacin, es factible realizar proyectos experimentales de este tipo debido a su bajo costo y a la facilidad de obtencin de materiales que intervienen en la realizacin del mismo.CAPITULO IIMARCO TEORICO

ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

Antecedentes Histricos

El trmino "calor especfico" tiene su origen en el trabajo del fsico Joseph Black, quien realiz variadas medidas calorimtricas y us la frase capacidad para el calor. En esa poca la mecnica y la termodinmica se consideraban ciencias independientes, por lo que actualmente el trmino podra parecer inapropiado; tal vez un mejor nombre podra ser transferencia de energa calorfica especfica, pero el trmino est demasiado arraigadopara ser reemplazado. En la antigedad crean que el calor era una sustancia presente en los cuerpos calientes a la que denominaron calrico.Posteriormente Antonie Lavoisiere aport en este campo con sus principios de combustin. En 1798, Benjamn Thompson revoluciono la ciencia cambiando la concepcin sobre el calor, relacionando con el movimiento molecular. Aos despus James Prescott sustent el movimiento molecular con la produccin de un trabajo mecnico. En honor a l, el sistema internacional de unidades, SI, a la unidad de calor, le dio el nombre de joule (J), posteriormente establecieron que eltrabajopoda convertirse en calor o en un incremento de la energa trmica determinando que, simplemente, era otra forma de la energa.Hasta el siglo XIX se explicaba el efecto del ambiente en la variacin de latemperaturade un cuerpo por medio de un fluido invisible llamado calrico. Este se produca cuando algo se quemaba y, adems, que poda pasar de un cuerpo a otro. La teora delcalricoafirmaba que una sustancia con mayor temperatura que otra, necesariamente, posea mayor cantidad decalrico.

CONTENIDO

Calor

Elcalor(representado con la letraQ) es laenerga transferidade un sistema a otro (o de un sistema a sus alrededores) debido en general a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor que absorbe o cede un sistema termodinmico depende normalmente del tipo de transformacin que ha experimentado dicho sistema.Dos o ms cuerpos en contacto que se encuentran a distinta temperatura alcanzan, pasado un tiempo, elequilibrio trmico(misma temperatura). Este hecho se conoce comoPrincipio Cero de la Termodinmica, y se ilustra en la siguiente figura.

Tipos de Transferencia de Calor

Conduccin

Laconduccin de calorotransmisin de calor por conduccines un proceso detransmisin de calorbasado en el contacto directo entre loscuerpos, sin intercambio demateria, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayortemperaturaa otro de menor temperatura que est en contacto con el primero.

Conveccin

Se caracteriza porque se produce por medio de unlquido o gas que transporta el calor entre zonas con diferentestemperaturas. Laconveccinse produce nicamente por medio de materiales, la evaporacin del agua ofluidos. Lo que se llamaconveccinen s, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al calentar agua en una cacerola, la que est en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que est en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dej la caliente.

C.Radiacin

La radiacin trmica, tambin llamada radiacin infrarroja, es la transferencia de calor por la emisin de ondas electromagnticas que transportan energa desde el objeto emisor. A diferencia de laconducciny laconveccin, los otros mtodos a travs de los cuales se transfiere el calor, la radiacin no depende de ningn contacto entre la fuente de calor y el objeto calentado.No hay intercambio de masa ni es necesario un medio para que el calor sea transferido a travs de la radiacin.La radiacin trmica hace que el calor pueda ser transmitido a travs de un espacio vaco. Aunque no tocamos el Sol, podemos sentir el calor que emite gracias a la radiacin.

Un aspecto del calor que conviene resaltar es quelos cuerpos no almacenan calorsinoenerga interna. El calor es por tanto la transferencia de parte de dicha energa interna de un sistema a otro, con la condicin de que ambos estn a diferente temperatura. Sus unidades en el Sistema Internacional son los julios (J)La expresin que relaciona la cantidad de calor que intercambia una masamde una cierta sustancia con la variacin de temperatura t que experimenta es:

Dondeces elcalor especficode la sustancia.El calor especfico (ocapacidad calorfica especfica) es la energa necesaria para elevar en un 1 grado la temperatura de 1 kg de masa. Sus unidades en el Sistema Internacional son J/kg K.

En general, el calor especfico de una sustancia depende de la temperatura. Sin embargo, como esta dependencia no es muy grande, suele tratarse como una constante. En estatablase muestra el calor especfico de los distintos elementos de la tabla peridica y en estaotrael calor especfico de diferentes sustancias.

Cuando se trabaja con gases es bastante habitual expresar la cantidad de sustancia en trminos del nmero de molesn. En este caso, el calor especfico se denominacapacidad calorfica molarC. El calor intercambiado viene entonces dado por:

En el Sistema Internacional, las unidades de la capacidad calorfica molar son J/molK. Criterio de signos: A lo largo de estas pginas, el calor absorbido por un cuerpo ser positivo y el calor cedido negativo.

Calora

Lacalora(smbolocal) es unaunidad de energadelSistema Tcnico de Unidades, basada en elcalor especficodel agua. Aunque en el uso cientfico y tcnico actuales la unidad de energa es eljoule(delSistema Internacional de Unidades)Lacalorasurgi como consecuencia de lateora del calrico: se supona que la trasmisin de calor se produca por el paso de un cierto fluido (elcalrico) de un cuerpo a otro. Esa cantidad de calrico se medira en caloras. Descartada la teora delcalrico, y reconocido el hecho fsico de que el calor es una manifestacin de laenerga, se defini la calora como unaunidad de energadel sistema mtrico de unidades (y ms adelante del sistema Tcnico de Unidades). Actualmente la calora no se incluye en la categora de las unidades energticas delSistema Internacional de Unidades(SI).Las cantidades de calorQse miden concalormetrosespecializados en los que interviene la siguiente frmula fsica:

Dondees lamasa,elcalor especficoyel incremento detemperaturaque experimenta el cuerpo.Equivalente con el Julio

Unidades de medidaEl calor es una forma de energa, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la calora (cal) (1 cal = 4,186 J) que fue definida en su momento para el calor cuando no se haba establecido que era una forma de energa.

Calor especifico

Elcalor especficoes unamagnitud fsicaque se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia osistema termodinmico para elevar sutemperaturaen una unidad. En general, el valor del calor especfico depende del valor de la temperatura inicial.12Se le representa con la letra(minscula).De forma anloga, se define lacapacidad calorficacomo la cantidad decalorque hay que suministrar a toda lamasade una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra(mayscula).Por lo tanto, el calor especfico es el cociente entre la capacidad calorfica y la masa, esto es dondees la masa de la sustancia.

Unidades de calor

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es eljoule(J). 1 J =kgm2/s2

Capacidad Calorfica

Lacapacidad calorficade un cuerpo es el cociente entre la cantidad deenerga calorfica transferidaa un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma ms rigurosa, es la energa necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.1Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Es unapropiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino tambin de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es caracterstica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorfica del agua de una piscina olmpica ser mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorfica depende adems de la temperatura y de la presin.

Dnde: Ces lacapacidad calorfica, que en general ser funcin de las variables de estado. Qes elcalorabsorbido por el sistema. la variacin detemperatura Unidades de medidaSI- jolues por kelvin (J/K)Equilibrio trmicoPuede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio trmico. Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio trmico se dice que el sistema mismo est en equilibrio trmico o que es trmicamente homogneo.De hecho, el concepto de equilibrio trmico desde el punto de vista de la Termodinmica requiere una definicin ms detallada que se presenta a continuacinPara poder dar una definicin ms precisa del concepto de equilibrio trmico desde un punto de vista termodinmico es necesario definir algunos conceptos.Dos sistemas que estn en contacto mecnico directo o separados mediante una superficie que permite la transferencia de calor lo que se conoce como superficie diatrmica, se dice que estn en contacto trmico.Consideremos entonces dos sistemas en contacto trmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o reaccionar qumicamente. Consideremos adems que estos sistemas estn colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinmico que se denominar estado de equilibrio trmico recproco o simplemente de equilibrio trmico.

Resultados

Conclusiones

Recomendaciones

REFERENCIASBibliografa

Feynman R., L. R. (1987). ., Fsica, Vol I. (S. M. Iberoamericana, Productor), de A, G. (s.f.). I. Balseiro, Editor, A. d. termodinamica, Productor, & Universidad Nacional de Cuyo) Obtenido de E, F. (,1985). Termodinmica. (EUDEBA, Editor)

Net grafa

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/introtermo1p.html http://www.jfinternational.com/mf/termodinamica.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html

ANEXOSAnexo 1

Facturas

Anexo 2

Construccin del calormetro

ResumenLa mayor parte de los calormetros son diseados de forma que se minimice la transferencia de calor entre el sistema y los alrededores. El cambio de temperatura experimentado por un objeto cuando absorbe cierta cantidad de energa est controlado por su capacidad calorfica Cuando un sistema con una masa m1, se pone en contacto con un sistema con una masa m2, donde m1> m2, que est a diferente temperatura, fluye calor entre ellos hasta alcanzar una temperatura de equilibrio prxima a la del sistema de masa mayor; se dice entonces que una cantidad de calor Q se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura:

La cantidad de calor Q transferida es proporcional al cambio de temperatura T. La constante de proporcionalidad C, se denomina capacidad calorfica del sistema. La determinacin de los cambios trmicos que acompaan a los procesos termodinmicos se realiza con los dispositivos reconocidos con el nombre de Calormetros. Esquemticamente un calormetro consta de los siguientes elementos:

1.- Recipiente en el que tiene lugar el proceso. Este recipiente est integrado en un sistema de aislamiento mediante el cual se trata de evitar las prdidas de calor por radiacin o conveccin. 2.- Dispositivo para la medida de cambios de temperatura (termmetro de mercurio contrastado, termopar, termmetro de resistencia,...). 3.- Dispositivo para el calentamiento controlado del sistema (resistencia elctrica conectada a una fuente de alimentacin con voltaje estabilizado). 4.- Dispositivo de mezcla de componentes y de agitacin para asegurar la uniformidad de la temperatura en la mezcla.

En la figura se recoge de forma esquemtica la estructura de un calormetro siendo A el recipiente o vaso calorimtrico y B la camisa exterior para el aislamiento.

El funcionamiento de este tipo de calormetros puede ser de dos maneras: a) La camisa exterior se mantiene a temperatura constante. b) La temperatura de la camisa exterior se mantiene en todo momento lo ms prxima posible a la del vaso calorimtrico. En este caso se reconoce el dispositivo como calormetro adiabtico.

Marco TericoEl calormetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor especfico de un cuerpo, as como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calormetro de uso ms extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termmetro.El calormetro adiabtico es un instrumento utilizado para la medida de calores especficos de la particularidad de reducir a un valor despreciable el calor que pueda salir de su interior o penetrar en l.Calormetro Casero Materiales utilizados Termo de lquidos Tefln Empaques Envase plstico Termmetro Procedimientos Para realizar el calormetro casero, ya teniendo el termo de lquido nos facilitara muchas cosas ya que por su estructura o de cmo esta echo va a conservar gran parte del calor, lo nico que hara falta seria hermetizar ms el termo por lo cual utilizaremos el tefln que ya muchos conocen que es de uso para plomero y en otros mbitos.1. Hacerle un agujero en la tapa 2. Cubrir el agujero con el empaque para que no salga el vapor generado, en el empaque ira el termmetro en el cual nos ayudara a medir los cambios de temperatura hasta llegar al equilibrio trmico.3. Si el envase a utilizar en muy grande se necesitara de algunas patitas que sostengan al mismo y si no es el caso y, tiene una buena posicin se lo puede dejar.