FASE
DE APERTURA
El
Profesor de acuerdo a su Planeación de clase, revisa el resumen
elaborado por cada alumno y lo registra en la lista.
Plantea
a los alumnos las preguntas siguientes:
Preguntas
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¿Qué
es el calor específico de una sustancia?
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¿Cómo
se calcula el calor específico de una sustancia?
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Ejemplo
de calores específicos de las sustancias sólidas, liquidas y
gaseosas.
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¿Qué
es el calor latente de una sustancia?
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¿Cuál
es el modelo matemático del calor latente de las sustancias?
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¿Qué
unidades se emplean en el calor específico de una sustancia y
el calor latente?
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Equipo
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1
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2
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3
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4
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5
|
6
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Respuesta
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Es
una magnitud física que indica la capacidad de un material
para almacenar energía interna en forma de calor. De manera
formal es la energía necesaria para incrementar en una unidad
de temperatura una cantidad de sustancia; usando el SI es la
cantidad de julios de energía necesaria para elevar en un 1 K
la temperatura de 1 kg de masa. Se la representa por lo
general con la letra c.
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Empleando
la siguiente formula.
Cp =
Q/mΔT.
Obtén
la masa de tu material en kilogramos, "m", y la
cantidad de energía que se transfiere a la masa en joules,
"q".Calcula el cambio de temperatura en Celsius,
"delta-t". Por ejemplo, si la temperatura inicial de
tu material es de 10 grados Celsius y la temperatura
final es de 15 grados Celsius, entonces "delta-t"
equivale a 5 grados Celsius. Calcula el calor específico,
"c", usando la fórmula c = q / (m x delta-t).Por
ejemplo, si la energía que está siendo aplicada es de 1000
joules, la masa es de 1,5 kilogramos y delta-t equivale a 10,
el calor específico de tu material es 1000 / (1,5 x 10) =
66,66 J/kg-C.
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El
calor latente es la energía requerida
por una cantidad de sustancia para cambiar de fase,
de sólido a líquido (calor
de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).
Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se
invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la
temperatura.
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La
ecuación del calor latente es:
Q
= λm donde:
Q
= calor
m
= masa
“λ”
es una constante de proporcionalidad y se conoce como
“entalpia de transformación”.
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Las
unidades más habituales de calor específico son:
- J
/ (kg · K)
-cal
/ (g · °C).
Calor
latente o de fusión:
tf
[°C]
Lf
[cal/g]
te
[°C]
Le
[cal/g]
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¿Cómo
se define el calor específico de las sustancias?
En
equipo los alumnos discuten sus respuestas y después sintetizan
el contenido
presentándolo al resto del grupo.
FASE
DE DESARROLLO
Calcular
el calor específico de los metales. La cantidad de calor
recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente
fórmula
Q=m·c·(Tf-Ti)
Donde
m es
la masa, c
es el calor específico, Ti
es la temperatura inicial y Tf
la temperatura final
Calcular
el calor específico de los metales. Procedimiento: Pesar
las placas de aluminio y cobre. Pesar 100 ml de agua en el
vaso de precipitados. Colocar la barra de metal en el vaso de
precipitados y calentar hasta ebullición. Con las pinzas
colocar la barra de metal en el calorímetro con 100ml de agua,
midiendo su temperatura inicial y final de
equilibrio. Observaciones:
Temp.
Metal COBRE
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Masa
gramos del metal
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Temperatura
inicial del agua en el calorímetro
|
Temperatura
de equilibrio en el calorímetro
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Calculo
del calor especificoQ=m·c·(Tf-Ti)
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Calcular
el calor específico de los metales. Procedimiento: Pesar
las placas de aluminio y cobre. Pesar 100 ml de agua en el
vaso de precipitados. Colocar la barra de metal en
el vaso de precipitados y calentar hasta ebullición. Con las
pinzas colocar la barra de metal en el calorímetro con 100ml de
agua, midiendo su temperatura inicial y final de
equilibrio. Observaciones:
Temp.
Metal Aluminio
|
Masa
gramos del metal
|
Temperatura
inicial del agua en el calorímetro
|
Temperatura
de equilibrio en el calorímetro
|
Calculo
del calor especificoQ=m·c·(Tf-Ti)
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La
experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso
(Dewar) o en su defecto, convenientemente aislado. El vaso se
cierra con una tapa hecha de material aislante, con dos orificios
por los que salen un termómetro y el agitador.
Supongamos
que el calorímetro está a la temperatura inicial T0,
y sea
-
mv
es la masa del vaso del calorímetro y cv
su calor específico.
-
mt
la masa de la parte sumergida del termómetro y ct
su calor específico
-
ma
la masa de la parte sumergida del agitador y ca
su calor específico
-
M
la masa de agua que contiene el vaso, su calor específico es la
unidad
Por
otra parte:
Sean
m y c
las masa y el calor específico del cuerpo problema a la
temperatura inicial T.
En
el equilibrio a la temperatura Te
se tendrá la siguiente relación.
(M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0)+m·c(Te-T)=0
La
capacidad calorífica del calorímetro es
k=mv·cv+mt·ct+ma·ca
Se
le denomina equivalente en agua del calorímetro, y se expresa en
gramos de agua.
Por
tanto, representa la cantidad de agua que tiene la misma
capacidad calorífica que el vaso del calorímetro, parte
sumergida del agitador y del termómetro y es una constante para
cada calorímetro.
El
calor específico desconocido del será por tanto
En
esta fórmula tenemos una cantidad desconocida k,
que debemos determinar experimentalmente.
FASE
DE CIERRE
Al
final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión
extensa, en la clase, de lo que se aprendió. Para generar una
conclusión grupal relativa al calor especifico y latente de los
materiales.
Revisa
el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE.
Actividad
Extra clase:
Los
alumnos:
-
Elaboraran
su informe, para registrar sus resultados en su Blog.
-
Indagaran
los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran
en su Blog personal en la cual contendrá su información,
-
Los
integrantes de cada equipo, se comunicaran la información
indagada y la procesaran en Googledocs,
Analizaran
y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la
siguiente sesión.
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