Actividades de calor específicas

Aprender sobre el calor específico

El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de una sustancia en 1 grado Celsius. Aprender sobre el calor específico les permite a los estudiantes comprender los fenómenos que han observado en su mundo cotidiano, así como les da práctica mediante el uso de fórmulas científicas. La mayoría de estas actividades están dirigidas a estudiantes de física mayores, sin embargo, algunas pueden modificarse para adaptarse a los grados más jóvenes. Estas actividades prácticas se pueden utilizar junto con las lecciones de los libros de texto.

¿Qué es el metal?

Nivel de grado: 9-12

En esta actividad de laboratorio, los estudiantes usarán un calorímetro rudimentario para determinar el calor específico de un metal misterioso. Luego usarán una tabla para identificar el metal en función de su calor específico.

Materiales (por grupo):

• Vasos
• Platos calientes
• Calculadoras
• Calorimetros
  • Construya un calorímetro usando una taza de poliestireno y cortando un trozo de aislamiento de tabla como tapa. Haga un agujero en la tapa para un termómetro.
• Metales misteriosos
• Tenazas
• Gafas protectoras
• Cilindro graduado
• Tabla con los calores específicos de los metales utilizados en el experimento

Calorímetro casero

Fórmula

Tenga en cuenta que el triángulo se conoce como ‘delta’ y significa cambio.

Donde: Q = energía térmica (J), m = masa (g), c = calor específico (J / g grados C) y delta T = cambio de temperatura (grados C)

Instrucciones / antecedentes del maestro

• Haga que los estudiantes completen la tabla a continuación a medida que completan cada tarea.

• Elija el metal misterioso A, B, C o D y registre su masa en la tabla (g).
• Coloque el metal misterioso en un vaso de precipitados lleno aproximadamente ¾ de agua (o hasta que el metal misterioso se sumerja) y déjelo hervir. Deje que hierva durante diez minutos y tome la temperatura. Registre esto como la temperatura inicial del metal caliente.
  • Suponga que la temperatura del agua hirviendo y la temperatura del metal caliente son las mismas.
• Pese 100 mL de agua y añádalo al calorímetro (registre la masa del agua y la temperatura inicial del agua en la tabla).
• Agregue rápidamente el metal caliente al calorímetro y registre la temperatura más alta que alcanza el agua (regístrelo como la temperatura final del agua). También registre la temperatura final que alcanza el metal.
  • Suponga que la temperatura del metal es la misma que la temperatura del agua.
• Complete los siguientes cálculos:
  • Cambio de temperatura del agua = temperatura final – temperatura inicial
  • Cambio de temperatura del metal = temperatura final – temperatura inicial
    • Los números negativos están bien
  • Determina la Q del agua
    
    • Nota: el calor específico del agua es 4.186 j / gC
  • Suponga que la energía absorbida del agua se perdió del metal. Esto hará que la Q del cálculo anterior sea negativa.
  • Utilice la fórmula de calor específico para determinar el calor específico del metal misterioso:
    
• Usa una tabla de calores específicos para determinar cuál era el metal misterioso
• Repita para los siguientes tres metales misteriosos.

Arena contra agua

Nivel de grado: K-12

Materiales (por grupo de estudiantes):

• Arena
• Agua
• Dos termómetros
• Dos tazas (no use vasos de papel)
• tijeras
• Caja (que puede contener las dos tazas y una lámpara)
• Lámpara de calor (o lámpara normal)

Instrucciones / antecedentes del maestro

• Pregunte a los estudiantes qué sustancia se calentará más rápido: arena o agua.
  • Los estudiantes mayores pueden escribir una hipótesis para el experimento.
• Corta un lado de la caja.
• Llene una taza con arena y una taza con agua tibia y coloque ambos dentro de la caja uno al lado del otro (intente llenar cada taza al mismo nivel).
• Coloque la lámpara dentro de la caja de modo que esté a la misma distancia de cada taza. Asegúrese de que una taza no reciba más luz que otra taza.
• Coloque un termómetro en la arena y el agua (intente que los termómetros tengan la misma profundidad en cada taza).
• Anote la temperatura inicial de la arena y el agua.
• Encienda la lámpara y registre la temperatura de la arena y el agua cada minuto durante 30 minutos.
  • Los estudiantes mayores pueden graficar los datos
• Preguntas de discusión:
  • ¿Qué sustancia (arena o agua) se calentó más rápido?
  • Compare esto con ir a la playa. ¿Por qué crees que la arena se siente caliente durante el día y el agua se siente fría? ¿Por qué crees que por la noche la arena se siente fría y el agua caliente?
• Presente a los estudiantes el calor específico y explique que el agua y la arena tienen diferentes calores específicos.

Riesgo de calor específico

Nivel de grado: 6-12 (depende de la complejidad de las preguntas)

Materiales:

• Preguntas
• Plantilla Jeopardy (opcional)
  • Riesgo de calor específico de Google para ideas de plantillas

Instrucciones / antecedentes del maestro

• Diseñe preguntas de calor específicas basadas en lo aprendido en la unidad.
• Asigne a los estudiantes en equipos y use una plantilla de peligro.
• Haga una pregunta y el primer equipo que levante la mano intentará responder.
• Si es correcto, se suman puntos a la puntuación del equipo, si se restan puntos incorrectos.
• Ejemplos de preguntas:
  • Problemas matemáticos usando la fórmula para calor específico
  • Preguntas relacionadas con la diferencia entre calor y temperatura
  • Las unidades para cada variable en la fórmula de calor específico
  • Leer un gráfico y hacer inferencias sobre el calor específico de dos sustancias basándose en los datos presentados en el gráfico

Rodrigo Ricardo Editor y fundador