INFORME DE FISIK Nº3

INFORME DE LABORATORIO Nº3 “DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DE UN CALORIMETRO”

NATALIA SANABRIA ORTIZ YESSICA ANDREA SEGURA AMADOR

UNIVERSIDAD DE AMERICA FACULTAD DE INGENIERIAS FISICA II BOGOTA D.C 2011

INTRODUCCION

La viscosidad es una propiedad de los fluidos que es de gran importancia en múltiples procesos industriales, además de ser una variable de gran influencia en las mediciones de flujo de fluidos, el valor de viscosidad se usa como punto de referencia en la formulación de nuevos productos, facilitando la reproducción de la consistencia de un lote a otro. En el presente informe de laboratorio se da a conocer el coeficiente de viscosidad del fluido (glicerina), hallado mediante la ley de stokes, teniendo en cuenta los diferentes datos obtenidos en la práctica de laboratorio, radio de las esferas y radio de la probeta, densidad del fluido y de las esferas, desplazamiento de las esferas en el fluido cuando se alcanza una velocidad constante, tiempo que demoran las esferas en realizar el desplazamiento, masa de las esferas, velocidad media y velocidad límite. Por ello este trabajo es de gran importancia ya que se aplican los conocimientos acerca de la ley de Stokes, para la determinación del coeficiente de viscosidad de cierto fluido, el cual puede ser utilizado en procesos industriales de gran magnitud.

1. OBJETIVOS 1.1 GENERAL Calcular la capacidad calorífica de un calorímetro mediante la experimentación con agua fría y caliente teniendo en cuenta la ley de la conservación de la energía. 1.2 ESPECIFICOS • Cumplir la ley de la conservación de la energía, para así determinar la capacidad calorífica del calorímetro. • Determinar la temperatura de agua fría, agua caliente y la temperatura de equilibrio del sistema.

2. MARCO TEÓRICO 2.1 CAPACIDAD CALORIFICA: La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar 1 K la temperatura de una determinada cantidad de una sustancia, (usando el SI). Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión. La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor», y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica. Se tiene en un calorímetro una determinada cantidad de agua fría m AF a una temperatura T af y se le mezcla una determinada cantidad de agua caliente m AC , se desea calcular la capacidad calorífica del calorímetro: Teniendo en cuenta que en este experimento se debe cumplir la conservación de la energía: Q ganado = Q perdido m ac c ( T ac - T e ) = m af c( T e - T af ) + C ( T e - T af ) Despejando la capacidad calorífica del calorímetro C:

(

)





m cT −T −m cT −T  ac ac e af  e af  C = T −T e af

Donde:

C =Capacidad .calorífica .del .calorímetr o. mac =masa .deagua ." caliente " c =calor .específico .delagua . Tac =Temperatur a.del .agua ." caliente ". Te =Temperatur a.de .equilibrio . m =masa .de .agua ." fría ". af T =Temperatur a.del .agua ." fría ". af

3. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO 3.1 MATERIALES

• • • • • •

Termómetro Agitador Calorímetro Beaker Agua “fría” Agua “caliente”

3.2 PROCEDIMIENTO • Se tomó la masa del vaso de precipitados, para así determinar la masa de agua “fría” • Se colocó el agua fría dentro del calorímetro, tapando el mismo y luego

introduciendo el termómetro y el agitador se midió la temperatura (Taf). • Se calentó agua en un Beaker y se determinó la temperatura del agua

(Tac). • Se depositó el agua caliente dentro del calorímetro, tapando el mismo y

con el agitador se mezcló el agua estabilizándola y determinando luego, con el termómetro, la temperatura de equilibrio (Te). • Se repitió el proceso dos veces más.

4. ANALISIS DE RESULTADOS

En la práctica Nº4 de laboratorio, se tomó la masa de agua fría y agua caliente, la temperatura de las mismas y la temperatura de equilibrio para así, con estos datos determinar la capacidad calorífica del calorímetro. Los resultados se demuestran en la siguiente tabla y con los siguientes cálculos: mac (g) 106 190.5 191.4

maf (g) 135.4 185.3 145.6

Tac (ºC) 55.5 47 44

Taf(ºC) 18.5 17.5 16.9

Te (ºC) 34.3 32 31

C(J/ºC) 29.09 44.93 127.44

4.1 Cálculos para determinar la capacidad calorífica del calorímetro M vaso= 107.7 g Planteamos la siguiente ecuación

Donde: Mac es la masa del agua caliente, c el calor especifico del agua, Tac es la temperatura del agua caliente, Te la temperatura en equilibrio, Maf es la masa del agua fría, Taf es la temperatura del agua fría y C es la capacidad calorífica del calorímetro Despejamos C

4.2 PREGUNTAS ADICIONALES 1. Realice el análisis dimensional de la capacidad calorífica. La capacidad calorífica se mide en joule sobre grados centígrados (Capacidad calorífica) = (Calor) / (Cambio de Temperatura) Dimensionalmente es:

M= masa L=longitud t= tiempo °T= temperatura 2. Con el valor calculado de (C) realice un análisis de esta constante y de su interpretación física. 3. Busque una aplicación práctica de este concepto para su carrera como ingeniero. Algunos ejemplos de las aplicaciones de la capacidad calorífica son los siguientes: •

Si se necesita cocer un alimento, sabiendo la capacidad calorífica se sabe cuanta energía y cuanto tiempo requiere para cocinarse .

•

En la industria panificadora, muchísimos dulces se hacen en base a caramelo derretido.

•

En otras industrias, se necesita la capacidad calorífica para realizar las salsas embotelladas o la pasteurización de la leche, también se utiliza este término, pues, a la hora de su fabricación se necesita elevar rápidamente su temperatura y después enfriarla ágilmente.

5. CONCLUSION

• Se calculó la capacidad calorífica del calorímetro mediante la experimentación con agua fría y caliente, tomando la masa y la temperatura de las mismas, además de la temperatura de equilibrio, teniendo en cuenta la ley de la conservación de la energía.

BIBLIOGRAFIA

• SERWAY, R Y Beichner “física”. Quinta edición. McGraw Hill. Volumen 1 •

CAPACIDAD CALORIFICA, tomado el 09 de abril del 2011 de: http://es.quimica.wikia.com/wiki/Capacidad_calor%C3%ADfica