Informe 6 Física III

Universidad Nacional del Callao Escuela Profesional de Ingeniería ElectrónicaFacultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2012-B________________________________________________________________________________

ÍNDICE GENERAL

INTRODUCION...................................................................................................2

1. OBJETIVOS.............................................................................................3

2. EXPERIMENTO…………………………………………………….…….….3

2.1 MARCO TEORICO........................................................................... 3

3. EQUIPOS Y MATERIALES..........................................................................................5

4. DISEÑO…………………………………………………………………….…6

5. VARIABLES INDEPENDIENTE....................................................................................6

6. VARIABLES DEPENDIENTES.....................................................................................6

7. RANGO DE TRABAJO...............................................................................................6

8. PROCEDIMIENTO..................................................................................7

9. CUESTIONARIO....................................................................................9

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.........................................................................13

11. BIBLIOGRAFIA....................................................................................13

Laboratorio de Física III 1


INTRODUCCION

Cuando dos sistemas a diferente temperatura se hallan en contacto térmico, el calor fluye del sistema más caliente al más frío, hasta que alcanzan el equilibrio a una temperatura común, la cantidad de calor que sale de un cuerpo es igual a la cantidad de calor que entra en el otro. Inicialmente se elaboró la teoría del calórico, para explicar este flujo, esta sustancia no podía ser creada ni destruida, pero si transferida de un cuerpo a otro. La teoría del calórico servía para describir la transferencia de, pero se descartó al observar que el calórico se creaba por fricción y no habría una desaparición de calórico en ningún otro sitio.

Así fue cuando poco después se llego a la conclusión de que el “calor” era nada menos que otra forma de energía (mecánica), es decir que la ganancia o perdida de una cantidad ilimitada de calor trae consigo la aparición o desaparición de una forma de energía antes mencionada. La energía térmica no se conserva por si sola ya que siendo el calor una forma de energía, es la energía la magnitud la que se conserva.

Un efecto que produce el calor es que modifica el grado de agitación molécula a nivel microscópico, que cuya variable macroscópica de estado es la temperatura El objetivo del presente laboratorio es comprobar el comportamiento lineal de la temperatura en función al tiempo, es decir la ecuación lineal del flujo de calor.



CANTIDAD DE CALOR

1. OBJETIVOS

Afianzar los conceptos de calor temperatura y calor específico. Reconocer el calor como forma de energía. Verificar la tendencia lineal de la temperatura en función al tiempo Hallar el flujo de calor y por tanto la cantidad de calor total

transferida.

2. EXPERIMENTO

2.1. MARCO TEORICO

2.2. CAPACIDAD CALORIFICA

Para medir la capacidad calorífica de una o de determinadas sustancias, es necesario comparar el calor absorbido con el incremento correspondiente de la temperatura. La capacidad calorífica viene dada por:

Donde:

Q es el calor ganado o perdido C es la capacidad calorífica, que es función de las variables de

estado. T es la temperatura del sistema

La capacidad calorífica está relacionada con otra magnitud, llamada también el calor especifico. Dicha cantidad se define como la capacidad calorífica por unidad de masa :



Entonces, para hallar el calor ganado o perdido por una sustancia, hacemos:

Quedando el calor como:

Donde:

m es la masa del cuerpo Ce es el calor especifico del cuerpo

es la variación de temperatura

2.3. CALOR ESPECIFICO

El calor especifico de los cuerpos indica la cantidad que debe suministrarse a cierta sustancia solida o liquida para que su temperatura se incremente en por lo menos un grado.

Se debe notar además que el calor específico es una magnitud intrínseca de los cuerpos, mientras que la capacidad calorífica depende de la masa del sistema.

Por tanto, está sujeto a la siguiente relación:



2.4. CALORIMETRIA

Es la ciencia que mide y cuantifica la cantidad de energía generada en los procesos de transferencia de calor.

Al querer medir el calor especifico de un cuerpo, haciendo que absorba calor de tal forma que alcance cierta temperatura de referencia (como el punto de ebullición del agua) y finalmente colocándolo en un baño de agua de masa y temperatura conocidas y midiendo al final la temperatura de equilibrio del sistema. La condición de dicha prueba es que haya o exista aislamiento térmico por medio de un calorímetro.

Para hacer dicha medición, se debe cumplir la siguiente ecuación de equilibrio térmico:

3. EQUIPOS Y MATERIALES

Un vaso de precipitados Un cronómetro Un termómetro Una cocina eléctrica Un soporte universal Un rollo de pabilo Una balanza Un trozo de madera Agua



4. DISEÑO

5. VARIABLES DEPENDIENTES

La temperatura. Masa de los cuerpos sólidos, se determina por medio de la balanza.

6. VARIABLES INDEPENDIENTES

El tiempo anotado

7. RANGO DE TRABAJO

Temperatura: 0- 100 ºC Tiempo: 0-15 segundos en intervalos



8. PROCEDIMIENTO1. Pesar el vaso de precipitados con y sin agua, para asi hallar la

temperatura del agua2. Verter en un vaso (1) una cantidad de masa m, de liquido (agua

destilada) que no debe ser demasiado en comparación con el volumen del cuerpo (1), el liquido debe sobrepasar el volumen del cuerpo

3. Tomar una temperatura de inicio del sistema.4. Luego, encender la cocina eléctrica para luego ir tomando intervalos de

15 segundos la temperatura correspondiente. Hacer un mínimo de 10 medidas. Anotar las medidas en la Tabla 1

5. Establecer límites de operación, para luego hacer la grafica .6. Tomando en cuenta el flujo de calor y el intervalo de tiempo considerado,

hallar la cantidad total de calor transferida.

Masa =0.496Kg ∆t=15s

Tabla N0 1

Luego, al tener la dependencia de la temperatura en función al tiempo, nos queda:


N0 t(s) T0

1 0 800

2 15 81.50

3 30 82.50

4 45 830

5 60 840

6 75 850

7 90 860

8 105 86.50

9 120 870

10 135 880


0 20 40 60 80 100 120 140 16076

78

80

82

84

86

88

90

f(x) = 0.0581818181818182 x + 80.3727272727273R² = 0.987993138936535

Grafica t vs T0

tiempo (t)

tem

pera

tura

( T0

)

En la ecuación del calor , hacemos:

Luego:



Pero:

Por ajuste lineal, ecuación queda:

Luego, el calor total transferido queda como:

9. CUESTIONARIO

01. Una pieza de fundición que pesa 50 kg. Es sacada de un horno en que

su temperatura es 500 °C e introducida en un tanque que contiene 400

Kg. de aceite a la temperatura de 25 °C. La temperatura final es 38 °C, y

el calor específico, 0,5 kcal/kg. °C. ¿Cuál es el calor específico de la

fundición? Despréciense la capacidad calorífica del tanque y todas las

pérdidas caloríficas.

T E=38 °C

m1=400kg m2=50kg



T 1=25 °C T 2=500 °C

CE aceite=0.5kcalkg° C

QGANADO=−QPERDIDO

m1 (C Eaceite ) (T E−T 1)=−m2 (C Emetal ) (T E−T 2 )

(400 kg )(0.5 kcalkg°C )(13 ° C )=−50kg (CE metal) (−462 ° C )

2600kcal=23100kg°C (CEmetal )

CEmetal=0.11kcalkg °C

02. La capacidad calorífica de un calorímetro incluyendo el agitador y el

termómetro es de 10 cal/°C. Su temperatura es de 20 °C y contiene 100

gr. de agua. Si en el mismo se introduce un cuerpo cuya masa es de 60

gr. y está a 120 °C y la temperatura final es de 30 °C. Calcula el calor

específico del cuerpo.

QGANADO=−QPERDIDO

T E=30 °C

CC=10cal° C

mAGUA=100g=0.1kg mmetal=60 g=0.06kg

T 1=20 °C T 2=120 °C



CE agua=4.1813kJkg°C

CC (T E−T 1 )+mAGUA (C Eagua) (T E−T 1)=−mmetal (C Emetal) (T E−T 2 )

10cal° C

(10 °C )+0.1kg(4.1813 kJkg°C ) (10 °C )=−0.06kg (CEmetal ) (−90 ° C )

100cal+(4.1813kJ )=5.4kg°C (CE metal)

4 .1813 kJ=998 .686 cal

100cal+998.686 cal=5.4 kg°C (C Emetal )

1098.686cal=5.4kg°C (CE metal)

CEmetal=0.204calg ° C

03. Una sustancia de masa m = 3.75 kg. recibe 30.2 kcal de calor a volumen

constante y experimenta un cambio de temperatura de 81.7 °C.

Determine el calor específico medio de la sustancia durante el proceso.

Datos:

M=3.75kg Q=30.2kca ∆T=¿81.7



Calor especifico →ce=Q

∆T∗m (calg℃

)

Remplazando datos tenemos:

ce=30.2kcal

3.75kg∗81.7℃=0.986calg℃

04. Una sustancia de masa m recibe 30.2 kcal de calor a volumen constante

experimenta una cambio de temperatura de 83.3 °C. El calor específico

medio de la sustancia durante el proceso es de 0.20 kcal/kg. °C.

Determinar la masa de la sustancia.

Datos:

Q=30.2kcal ∆T=¿ 83.3℃ . ce=0.20 Kcal/kg

Q= ce*m*∆T → 30.2kcal =0.20 kcal/kg *m*83.3℃ .

m=1.81kg



10.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro, debido a la diferencia de temperaturas.

La diferencia de temperaturas hace que 2 cuerpos en contacto físico o a través de un medio, lleguen al equilibrio térmico, estado en el cual ya no hay transferencia de energía

Se sugiere utilizar una paleta de madera, y no de metal para asi evitar las pérdidas de energía al exterior

La variación de la temperatura en función del tiempo es lineal, de ahí que se facilita el poder hallar el flujo de calor y por ende la cantidad de calor entregada.

11.BIBLIOGRAFIA

Tipler; Física, Vol. 1, REVERTE S.A. 1998

Guía de Laboratorio FISICA II - Universidad Nacional del Callao

http://www.slideshare.net/ernestoyanezrivera/cantidad-de-calor-7511241




















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