INSTITUTO ORIENTE

INSTITUTO ORIENTE
QUINTO SEMESTRE DE BACHILLERATO
PRÁCTICA #14: Transferencia de calor y calor específico
OBJETIVOS:
 Apreciar la transferencia de calor entre diversos materiales al entrar en contacto térmico.
 Apreciar la importancia y la utilidad del calor específico de los diferentes materiales.
CONTEXTO:
La transferencia de calor entre los cuerpos se puede realizar mediante tres procesos diferentes.
 Conducción: Se puede definir como las continuas colisiones (movimiento) entre las moléculas y átomos del mismo
cuerpo.
 Convección: Es el movimiento en forma circular donde las masas calientes de aire o agua tienden a subir y las frías
tienden a bajar.
 Radiación: Se define como la transmisión de calor por medio de ondas electromagnéticas.
Existen diferencias en la rapidez con la que se transmite el calor por conducción en los sólidos, los metales son los
mejores conductores del calor, por ejemplo: la plata, cobre, aluminio. Aquellos materiales que no conducen fácilmente el
calor se les llama aislantes como por ejemplo: madera, paja, corcho.
Las sustancias tienen un calor específico, el cual sufre alteraciones cuando se combinan sustancias.
Esta se define como la cantidad de calor que se requiere para elevar en un grado la temperatura de un gramo de una
sustancia. Con esto podemos determinar que en una mezcla que contiene agua con azúcar, el calor específico es
diferente que el del agua o el del azúcar por separado. En esta práctica verás como puede determinarse el calor
específico de una mezcla.
Cuando se calienta un cuerpo, la elevación de temperatura que sufre es consecuencia de la cantidad de energía calorífica
que recibe y de la naturaleza del cuerpo. Así, por ejemplo, si se colocan bajo la acción de una misma fuente calorífica, un
gramo de agua, se tendrá que al cabo de cierto tiempo, el agua apenas se habrá calentado ligeramente, mientras que el
metal habrá adquirido una temperatura considerable. Este comportamiento en una y otra sustancia se considera como el
calor específico de la sustancia, en consecuencia decimos que: el calor específico de una sustancia es la cantidad de calor
que se aplica a un gramo de la misma para que aumente 1oC su temperatura. El calor específico del agua es 1 cal/g.
La materia existe en tres formas diferentes las cuales son: sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo es posible de pasar de
un estado a otro, conociéndose esto como cambio de fase. La cual son fusión, vaporización, solidificación, condensación y
sublimación. La fusión, se realiza cuando un sólido se vuelve líquido, la vaporización, es un cambio que se efectúa al
pasar de líquido a gas, la solidificación, es un cambio que se presenta de pasar de líquido a sólido, la condensación, es un
cambio que se presenta de pasar de gas a liquido, la sublimación, es un cambio que se presenta de pasar de gas a sólido
o de sólido a gas sin pasar por el estado líquido.
MATERIAL
 Trapo de cocina para limpiar *
 1 botella pequeña de alcohol (500 ml)*
 1 Balanza
 2 Termómetros



1 pza de aluminio
1 pieza metálica
1 calorímetro de aluminio
PROCEDIMIENTO
Parte 1: Calor especifico de un metal
1. Obtén la masa del calorímetro que te fue proporcionado.
2. Obtén la masa de 200 ml de alcohol. Registra dichos datos en la tabla que aparece a continuación.
3. En el calorímetro coloca los 200 ml de alcohol, a la cual se le determina su temperatura (Ti).
4. Introduce en el alcohol del calorímetro la pieza de metal (balín o rondana y varilla de aluminio) que han sido
previamente enfriadas en el congelador, tapa inmediatamente y agita hasta que la temperatura se establezca
(Tf).
5. NOTA: Tienes que hacer uno por uno el experimento, es decir la primera vez con el balín o la rondana y la
segunda con la varilla de aluminio.
6. Después de registrar la temperatura final que alcanzó el sistema, saca la pieza de metal y obtén su masa.
7. Con todos los datos obtenidos en tu tabla, determina el calor específico del metal, sabiendo que el calor
específico del alcohol es de 2,513 J/kg oC y que el calor específico del aluminio es 900 J/kg oC
Para hacer el cálculo correspondiente recuerda que el calor que pierde una parte del sistema es ganado por otra
parte del mismo, es decir:
Qg = Qp
Calor ganado por la pieza de metal = Calor perdido por el agua
mcΔT = mcΔT + mcΔT
(masa de la pieza de metal) (calor específico del metal) (cambio de temperatura) = (masa del agua) (calor específico del agua) (cambio de
temperatura) + (masa del calorímetro) (calor específico del aluminio) (cambio de temperatura).
NOTA: Recuerda que en esta fórmula, el cambio de temperatura siempre debe quedar positivo.
8. Repite el procedimiento con cada una de las piezas y anota tus resultados.
Datos a obtener
Temperatura inicial del metal (Tim)
Pieza Metálica (balín o rondana)
Pieza de Aluminio
Temperatura inicial del agua + calorímetro (Tic)
Masa del Metal (mm)
Masa del Calorímetro (mc)
Masa del Agua (ma)
Temperatura final (Tf)
Calor específico (c)
Conclusión:
Cuestionario:
1. Si un objeto caliente entra en contacto con otro mas frío, ¿la temperatura fluye entre ellos? ¿Los cambios de
temperatura de los dos objetos son iguales?
2. Si dos objetos con diferente temperatura se ponen en contacto, ¿crees que el calor fluirá naturalmente del cuerpo
con mayor energía térmica al cuerpo con la menor energía térmica? ¿Es posible para el calor fluir, aun cuando
las energías cinéticas de ambos objetos es la misma? Explica.
3. En las zonas calidas donde las plantas tropicales crecen pero la donde la temperatura también puede descender
hasta congelación algunas veces durante el invierno, el daño de las plantas sensibles a las heladas puede
reducirse si se riegan durante la tarde. Explica.
4. El calor específico del agua (1 Cal/g) es algo grande. Explica por que este fenómeno hace que el agua sea una
sustancia muy útil en los sistemas de calentamiento (radiadores).
5. ¿Por qué el agua de una hielera permanece fría si el recubrimiento de la misma se mantiene húmedo?
6. Explica por qué las quemaduras de piel provocadas con vapor son mucho mas severas que las quemaduras
causadas por agua a 100 oC
7. Explica, usando los conceptos de calor latente y de energía interna, por que el agua se enfría (su temperatura
disminuye) cuando esta se evapora
8. ¿Las papas se cuecen más rápido si el agua hierve más rápido?
9. ¿Enfriara el aire un ventilador ordinario? ¿Por qué? Si no lo enfría entonces ¿por qué lo usamos?
10. La temperatura en capas muy altas de la atmósfera puede ser hasta de 700 oC, y sin embargo, un animal ahí, se
congelaría hasta morir en lugar de rostizarse. Explica.
11. ¿Por qué la arena húmeda de la playa es mas fría que la arena seca?
12. La gente vagabunda sabe que dormir bajo una almohada de periodo es un buen método para mantenerse
calientes. ¿Por qué es el periódico tan efectivo?
13. ¿Qué enfriara más rápido una taza de café: añadir leche inmediatamente después de servir el café o esperar
algunos minutos hasta que el café pueda tomarse?
14. Una pieza de madera colocada sobre el sol (si esto pudiera ser posible) absorbe más calor que una pieza de
metal. Sin embargo, la pieza de madera se siente menos caliente que la pieza de metal cuando la recoges.
Explica.
15. Las perdidas de calor a través de las ventanas ocurren por los siguientes procesos: 1) ventilación a través de las
orillas, 2) a través del marco, particularmente si este es de metal, 3) a través de los paneles de vidrio y 4) por
radiación. ¿Para las 3 primeras cuales son los mecanismos que se están llevando a cabo: conducción, convección
o radiación? Las cortinas pesadas ¿qué tipo perdida de calor reduce? Explica a detalle.
Bibliografía