Capacidad térmica específica de diferentes líquidos con Cobra SMARTsense

Principio

Diferentes aumentos de temperatura muestran que las sustancias reaccionan de manera distinta a la energía suministrada y, por lo tanto, poseen diferentes capacidades caloríficas específicas. En este experimento, el alumnado investiga la capacidad calorífica específica de distintos líquidos calentando agua y glicerina con el mismo aporte de energía y midiendo la variación de temperatura y la energía suministrada. Con la ayuda del sensor de Energía Cobra SMARTsense se registran digitalmente la potencia y la energía, mientras que un sensor de temperatura mide el aumento de temperatura. Así, el alumnado reconoce la relación entre la energía suministrada y la variación de temperatura, así como la capacidad específica de cada sustancia para almacenar calor.

Tareas

1. El alumnado monta un calorímetro escolar sencillo con sensor de temperatura y resistencia calefactora.
2. Calienta sucesivamente cantidades definidas de agua y glicerina con la misma potencia durante un período determinado y registra la temperatura y la potencia.
3. Determina a partir de los datos la variación de temperatura y calcula la energía térmica suministrada.
4. A continuación, calcula la capacidad calorífica específica de los líquidos estudiados y compara los resultados. Se discuten posibles influencias, como la capacidad calorífica del calorímetro o las incertidumbres de medición.

Objetivos de aprendizaje

Con este experimento, el alumnado comprende el concepto de energía y la relación entre energía térmica, masa y variación de temperatura. Reconoce la capacidad calorífica específica como una magnitud dependiente de la sustancia y como una medida de la capacidad de un material para almacenar calor, y conoce la estructura y el funcionamiento de un calorímetro. Mediante el uso de sensores digitales y software para la adquisición y el análisis de datos, desarrolla competencias en la evaluación de datos experimentales.

Beneficios

• Ejecución sencilla y fomento de la comprensión técnica con un calorímetro ensamblable a partir de equipos de laboratorio estándar.
• Fomenta la comprensión de las transformaciones de energía durante los procesos de calentamiento.
• Alta relevancia cotidiana (p. ej., explicación de la transferencia de energía al hervir agua).
• Evaluación cuantitativa mediante la medición de temperatura, potencia y energía con sensores digitales (Cobra SMARTsense).
• Combinación de experimento clásico y registro moderno de datos.
• Posibilidad de discutir desviaciones de medición en comparación con los valores de la literatura.
• Preparación rápida y sencilla del experimento (instrucciones disponibles).