Práctica 3

Práctica No. 3:   Capacidad calorífica del agua (Parte I)

Objetivo: Estudiar la relación entre el trabajo eléctrico y el calor. Determinar cuantitativamente la capacidad calorífica de una sustancia.

Aprendizajes esperados: Que la/el alumna/o:

1. Determine la cantidad de calor cedido a una sustancia.

2. Aplique los conceptos de trabajo eléctrico y conservación de la energía.

3. Calcule características físicas de una sustancia.

Introducción

En esta práctica, como en las anteriores, estamos suministrando energía, con ello se calentara un fluido, pero ¿qué tan rápido es este calentamiento? Eso dependerá de una propiedad del material a la que se le llama capacidad calorífica y, como esta medición será a presión constante, le llamaremos C (también se le conoce como calor especifico).

El agua es calentada por una resistencia eléctrica sumergida en ella, un foco incandescente, por la que circula una corriente. El calor disipado por el efecto Joule en el foco es transferido al agua. Usamos el Principio de Conservación de la Energía, suponiendo que no hay pérdidas de calor, lo que equivale a que toda la energía entregada por el foco es absorbida por el agua.

La energía disipada en la resistencia es

donde t es el tiempo que circula la corriente y es la potencia promedio, dada por,

con la corriente promedio y el voltaje promedio.

La energía absorbida por el agua está dada por,

donde m es la masa de agua, ΔT es el cambio en la temperatura del agua y c es el calor específico del agua, que es lo que queremos calcular.

Material

1 sensor de temperatura

1 interface SW

1 computadora

1 tortillero

1 foco

1 soquet con cable

1 multímetro de gancho

1 probeta de ½ lt.

1 cronómetro

Figura 1: Armado del Sistema y materiales requeridos.

Desarrollo

1.       Coloca un volumen medido de agua en el tortillero que cubra la parte de vidrio del foco, el cual se colocara con el soquet sujeto a la tapa del tortillero.

2.       El termómetro se pone a modo de que el bulbo este dentro del agua pero sin tocar el fondo ni las paredes.

3.       Ya armado así el dispositivo, observa la temperatura del agua y espera a que esté en equilibrio térmico con el laboratorio, toma tu temperatura inicial que será tu temperatura de equilibrio.

4.       Conecta el foco y toma datos del calentamiento del agua al transcurrir el tiempo. Gráfica la temperatura con respecto al tiempo.

5.       Para medir la energía suministrada al sistema, ésta se podrá calcular en watts de acuerdo a las variables eléctricas que se tienen, voltaje y corriente; pregunta al profesor solo para verificar si recuerdas bien el uso del multímetro, y evitar así que lo descompongas.

6.       Ya con tus datos, calcula el valor de C del agua junto con su incertidumbre y compáralo con los valores en los libros.

Figura 2: Dispositivo conectado y midiendo.

Preguntas

·         Indica las posibles fuentes de error en este experimento y cómo corregirlas y evitarlas.

·         ¿Qué porcentaje de error tiene el valor de C calculado por Ud. con respecto al valor aceptado?

·         ¿De qué otra forma podrías calcular la potencia?

·         ¿Qué inconveniente presenta realizar la experiencia de ésta manera?