EXPERIENCIA N° 3 ( Equilibrio térmico y Calibración de termómetros )

EXPERIENCIA Nº. 5:

LAB DE FÍSICA II

PRACTICA Nº 1

CALOR

EQUILIBRIO TÉRMICO

OBJETIVOS : 1. Observar el fenómeno del equilibrio térmico entre dos sistemas. 2. Representar gráficamente la relación existente entre la temperatura (T) y el tiempo (t). 3. Deducir el comportamiento de las curvas de temperatura. CONCEPTOS RELACIONADOS: Termodinámica, temperatura, sistemas aislados, equilibrio térmico, contacto térmico. PRINCIPIO : El equilibrio térmico es una Propiedad en la que dos cuerpos en contacto térmico entre sí, dejan de tener todo el intercambio neto de energía. El tiempo que tardan dos objetos en alcanzar el equilibrio térmico depende de las Propiedades de los mismos y de los caminos disponibles para el intercambio de la energía. EQUIPOS Y MATERIALES:  Varilla soporte, 250 mm  Varilla soporte, 600 mm  Nuez doble  Soporte para tubos de vidrio  Aro con nuez  Rejilla con porcelana  Vaso de precipitados, 250 ml  Vaso de precipitados, 400 Ml  Matraz erlenmeyer, 100 ml  Termómetros  Cronómetros  Mechero de gas natural  Fósforos PRECAUCIÓN : Al calentar el agua, el aro y la rejilla se ponen muy calientes. Para manejar el agua caliente coge el vaso por el borde superior.

MONTAJE :  Monta el material de soporte según la figura 1.  Pon 100 ml de agua fría en el matraz erlenmeyer, y colócalo en el vaso de precipitados de 400 ml vacío.  Coloca los dos termómetros en el soporte para tubos de vidrio. El de vástago más largo se sumerge en el matraz erlenmeyer. El otro se coloca de manera que entre lo más posible en el vaso de precipitados, pero sin tocar matraz.

REALIZACIÓN :  Calienta 160 ml de agua a unos 80 ºC en el vaso de precipitados de 250 ml.  Echa el agua caliente en el vaso de precipitados de 400 ml.  Comprueba la profundidad de los dos termómetros, y pon en marcha el cronómetro.  Mide las dos temperaturas del agua en intervalos de 30 s, y anótalas en la tabla (hasta t



= 5 min). Lee después de 10 minutos un último valor de las dos temperaturas.

HOJA DE EVALUACION Nº. 5:

LAB DE FÍSICA II

PRACTICA Nº 1

CALOR

EQUILIBRIO TERMICO

Tiempo(min) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 10.0

Tabla 1. T1(oC)

T2(oC)

Evaluación 1. Traza un diagrama de las dos temperaturas del agua en función del tiempo y construye una curva para T1 y T2 . 2. Enuncie la ley cero de la Termodinámica. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3.a) Explique que ocurre cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en contacto _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ b) Que condiciones se necesitan para que se produzca transferencia de calor entre dos sistemas (cuerpos)?

_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. Explique que ocurre con el sistema experimentado una vez se alcanza el equilibrio _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ RESPONDA EL SIGUIENTE CUESTIONARIO 1. Explique porque es incorrecto decir que la materia contiene calor ._________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. Explique porque los lagos y estanques se congelan de arriba hacia abajo. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 3. ¿Que se quiere decir cuando se afirma que un termómetro mide su propia temperatura? Explica tu respuesta _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4. Explica el siguiente caso. Si dejas caer una piedra caliente en un cubo de agua, la temperatura de la piedra y la del agua cambiaran hasta ser ambas iguales. La piedra se enfría y el agua se calienta. ¿Es valido el mismo principio si dejas caer la piedra en un lago grande?. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 5. ¿Que determina la dirección del flujo de calor entre dos cuerpos? Explica tu respuesta _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________

Hoja para graficar

EXPERIENCIA Nº. 5:

LAB DE FÍSICA II

PRACTICA Nº 2

CALOR

CALIBRACIÓN DE UN TERMOMETRO

OBJETIVOS: 1. Realizar una escala en grados Celsius, en un termómetro sin graduar, y hacer varias mediciones con él para comprobar su grado de precisión. 2. Observar el comportamiento de la temperatura cuando hay un cambio de

fase.

CONCEPTOS RELACIONADOS: Cambio de fase, temperatura, temperatura de fusión, temperatura de ebullición PRINCIPIO: Si suministramos calor a un sólido aumentando su temperatura, aumentamos también la energía de vibración de sus partículas en la red cristalina. Al alcanzar una determinada temperatura, la energía de vibración puede tener un valor suficientemente alto como para causar la ruptura de las uniones de los átomos o moléculas, destruyendo la red cristalina. El desmoronamiento de la estructura cristalina, conlleva a un movimiento mas libre entre las moléculas, esto nos indica que la sustancia esta cambiando fase. En estos cambios de fase la temperatura permanece constante hasta que todo el sólido se funde o hasta que todo el liquido hierve. EQUIPOS Y MATERIALES:  Trípode variable  Varilla soporte,250mm  Varilla soporte,600mm  Nuez doble  Aro con nuez  Rejilla con porcelana.  Termómetro sin graduar.  Sedal  Agitador  Vaso de precipitados de 250ml.  Termómetro.  Cinta métrica.

  

Mechero. Hielo. Piedrecillas para fácil ebullición.

PRECAUCION:  Al calentar el agua, el aro y la rejilla se ponen muy calientes. MONTAJE:  Monta el equipo de soporte según la figura 1.  Cuelga el termómetro de la varilla con un trozo de sedal  Tritura los cubitos de hielo con martillo en trozos lo mas pequeños posible , envolviéndolos antes en un paño.  Llena el vaso de precipitados hasta la mitad, aproximadamente, con el hielo.  Añade dos piedrecillas.  Añade agua fría justo hasta que cubra el hielo.  Sumerge el termómetro sin graduar unos 2cm en el agua de fusión, de forma que la punta de medida quede totalmente sumergida.

REALIZACIÓN:  Agita el agua de fusión con el agitador y espera hasta que la columna liquida del termómetro se estabilice.  Marca la altura de la columna.  Calienta el agua de fusión. Agita continuamente hasta que el hielo este completamente fundido. Observa la columna de mercurio, y anota lo que ves.  Sigue calentando el agua hasta que hierva.  Observa la columna de mercurio del termómetro al calentar el agua y cuando hierve .Anota lo que ves.  Marca la altura de la columna de mercurio al hervir el agua.

HOJA DE EVALUACION Nº. 5: PRACTICA Nº 2

LAB DE FÍSICA II CALOR

CALIBRACIÓN DE UN TERMOMETRO

OBSERVACIONES : Como se comporta la columna de mercurio cuando: 1. Aun quedan trozos de hielo en el agua ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. Entre la Fusión y la ebullición

______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3. Al hervir el agua ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _____________________________________________________________ 4. Divide el segmento entre las dos marcas que realizaste en 10 partes iguales. ¿Cuál es diferencia de temperatura entre dos trazos?_____________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 5. Sumerge en agua un termómetro con escala junto al termómetro cuya escala has hecho. Compara la temperatura marcada por ambos mientras se enfría el agua caliente y al sumergirlos en agua fría. Anota algunos valores en la tabla. Termómetro calibrado

Termómetro de comparación

Agua caliente Agua templada Agua fría 6. Cuantos grados hay entre el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua en la escala Celsius y en la escala Fahrenheit.