Informe No 3 Escalas Termométricas Grupo 2

S

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO PREPARATORIO DE LABORATORIO DE FISICA

DATOS INFORMATIVOS:

Docente:

CALIFICACIÓN: CALIFICACIÓN:

Diego Proaño

Estudiante o integrantes: Edith Donoso Octavio Arias Carlos Méndez Víctor Hugo Regalado

Módulo: Construcción de equipos de laboratorio

Fecha de realización de la práctica:15 de marzo de 2014 Fecha de entrega de la práctica: 15 de marzo de 2014

RIOBAMBA - ECUADOR

1.

Tema: ¿CALIENTE O FRÍO? Y ESCALAS TERMOMÉTRICAS

2.

Objetivos - Objetivo General: Estudiar tu percepción al tocar recipientes con agua a distintas temperaturas y revisar su temperatura

- Objetivos Específicos:   

3.

Determinar la variación de temperatura en relación al tiempo, mientras se calienta el agua. Evaluar la variación de temperatura en relación al tiempo, mientras se produce el enfriamiento del agua. Identificar la temperatura de equilibrio.

Marco Teórico EL CALOR El calor   es el proceso de transferencia de energía térmica entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.  Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

LA TEMPERATURA La temperatura es una  magnitud referida a las nociones comunes de  caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro.  En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.  Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.

4- Materiales: Material

Características

Cantidad

Código

a.- Calorímetro

Calorímetro de doble capa en aluminio con agitador manual

1

S/N

b.- Termómetro

Lab Quest con sensor de temperatura, apreciación 0,10C, terpo

1

S/N

c.- Vaso de precipitación

De Boro silicato Capacidad 250 ml, apreciación 50 ml

1

S/N

d.Cocineta Eléctrica

Tekno de 2 hornillas 110V

1

S/N

Gráfico

f.- Probeta

De Boro Silicato de 100 mL de capacidad 1mL de apreciación

g.- Agua

De densidad 1 g/cm3

h.- Termómetro

De Alcohol, capacidad 1100C, apreciación 10C

5 Gráfico o esquema:

1

S/N

200g

S/N

1

S/N

6. Procedimiento De montaje: 1.- Conectar la cocina a una fuente de corriente alterna 2.- Ubicar el termómetro en el Calorímetro 3.- Colocar 100ml de agua en el calorímetro y en el vaso de precipitación con ayuda de la pipeta.

De utilización: 1.- Tomar la temperatura inicial del H2O 2.-Calentar 100ml de agua en el vaso de precipitación 3.- Comprueba sucesivamente con un dedo la temperatura del H2O la del vaso de precipitación y la del calorímetro ¿Cómo está de caliente el agua de cada uno de ellos? Anota en "Observaciones" el orden de los vasos, de muy caliente a frío. 4.- Tomar el tiempo que se demora en calentar hasta 60ºC 5.- Elabora la tabla y la grafica temperatura vs tiempo en intervalos señalados. 6.- Pon un dedo de la mano derecha en el agua más caliente y un dedo de la mano izquierda en la fría. Tenlos durante 1/2 minuto, moviéndolos ligeramente. Pon después rápidamente los dos dedos en el vaso mediano, moviéndolos también. Anota en "Observaciones" lo que compruebas. 7.- Coloca el H2O del vaso de precipitación en el calorímetro y observa nota el equilibrio térmico del sistema. 8.- Toma la temperatura 1 minuto en intervalos de 10 s y anota en la tabla.

7. Tabla de datos Ensayo 1: Calentamiento del agua a 60°C Parámetro físico

Dimensión

Símbolo

Valor

Unidades

Temperatura inicial Temperatura final Tiempo

 

Ti Tf  t

21,7 60 685

°C °C s

T

Ensayo 2: La temperatura de equilibrio Parámetro físico

Dimensión

Símbolo

Valor

Unidades

Temperatura inicial Temperatura final Tiempo

 

Ti Tf  t

40,8 40,2 60

°C °C s

T

Ensayo 3: La temperatura ambiente 22 °C Parámetro físico

Dimensión

Símbolo

Valor

Unidades

Temperatura inicial Temperatura final Tiempo

 

Ti Tf  t

40,2 22 3200

°C °C s

T

8. Cálculos Ensayo 1: Calentamiento del agua a 60°C Temperatura inicial               

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Temperatura Final               

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Ensayo 2: La temperatura de equilibrio Temperatura inicial               

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Temperatura Final               

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Ensayo 3: La temperatura ambiente 22 °C Temperatura inicial               

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Temperatura Final               

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9. Variables Ensayo 1 Parámetro físico

Dimensión

Símbolo

Valor

Unidades

Temperatura inicial Temperatura final Temperatura inicial Temperatura final Temperatura inicial Temperatura final

     

T T T T T T

294,85 333,15 530,73 599,67 71,06 140

ºK ºK ºR ºR ºF ºF

Parámetro físico

Dimensión

Símbolo

Valor

Unidades

Temperatura inicial Temperatura final Temperatura inicial Temperatura final Temperatura inicial Temperatura final

     

T T T T T T

313,95 313,35 565,11 564,03 105,44 104,36

ºK ºK ºR ºR ºF ºF

Parámetro físico

Dimensión

Símbolo

Valor

Unidades

Temperatura inicial Temperatura final Temperatura inicial Temperatura final Temperatura inicial Temperatura final

     

T T T T T T

313,35 295,15 564,03 531,27 104,36 71,6

ºK ºK ºR ºR ºF ºF

Ensayo 2

Ensayo 3

Análisis de resultados Calentamiento

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 …

TIEMPO s 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 685

TEMPERATURA °C 21,7 23 25,4 27,7 30,2 32,4 34,2 36,1 37,8 39,5 40,7 60

Temperatura vs Tiempo 70 60    )    C 50    °    (   a   r   u40    t   a   r   e30   p   m   e20    T

y = 0,0566x + 23,048

10 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

Tiempo (s)

Se observa que la tendencia al calentamiento la temperatura es directamente proporcional al tiempo, y es creciente cuya ecuación es: T = 0,0566t + 23,048

Equilibrio térmico:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 …

TIEMPO s 0 30 60 90 120

TEMPERATURA °C 40,8 40,5 40,2 40,1 40

150 180 210 240 270 300 3200

39,9 39,8 39,7 39,6 39,5 39,4 22

Temperatura vs Tiempo 41 40,8

y = -0,0042x + 40,582

40,6    )    C    ° 40,4    (   a   r   u    t 40,2   a   r   e 40   p   m39,8   e    T 39,6 39,4 39,2 0

50

100

150

200

250

300

Tiempo (s)

Se observa que la tendencia al equilibrio térmico es la temperatura es directamente proporcional al tiempo, y es decreciente cuya ecuación es: T= -0,0042t + 40,582 Y la temperatura de equilibrio es 40,2°C

350

Observaciones: 1. ¿Puedes distinguir fiablemente con los dedos caliente y frío? Si se puede distinguir porque se siente un calor en la superficie de la yema de los dedos.

2. ¿De qué depende tu valoración "caliente" o "frío"? Depende de las sensaciones que se transmite por medio del sistema nervioso. 3. ¿Puedes poner otros ejemplos de esta observación? Cuando se toma un café caliente. Cuando se toma un helado. 4. ¿Has tocado alguna vez un objeto muy caliente? ¿Cuál es la sensación en tu piel? Cuando se topa un objeto muy caliente se produce una sensación de ardor, además se produce quemaduras.

5. ¿Has tocado alguna vez un objeto muy frío? ¿Cuál es la sensación en tu piel? Si se cuando se a tocado el hielo seco, se produce una quemadura en la piel, produciendo una sensación molesta. 6. ¿Que pasa con las escalas termométricas? Nos permiten medir a escalas a más grandes los grados kelvin y rankine, y a escalas pequeñas los centigrados y farenheit. Además existen escalas relativas (°C, °F) y escalas absolutas (°K, °R) para analizar procesos termodinámicos. 7. Traza un diagrama de las dos temperaturas calentamiento y enfriamiento del agua en función del tiempo, y une los valores de termómetro 1 y termómetro 2.

Calentamiento

Temperatura vs Tiempo 70 60    )    C 50    °    (   a   r   u40    t   a   r   e30   p   m   e20    T

y = 0,0566x + 23,048

10 0 0

100

200

300

400

Tiempo (s)

500

600

700

800

Enfriamiento

Temperatura vs Tiempo 41 40,8

y = -0,0042x + 40,582

40,6

   )    C    °    ( 40,4   a   r   u    t 40,2   a   r   e 40   p   m39,8   e    T

39,6 39,4 39,2 0

50

100

150

200

250

300

350

Tiempo (s)

8.

Describe las curvas de las dos temperaturas. Del calentamiento se observa que la tendencia al calentamiento la temperatura es directamente proporcional al tiempo, y es creciente cuya ecuación es: T = 0,0566t + 23,048 Del enfriamiento se observa que la tendencia al equilibrio térmico es la temperatura es directamente proporcional al tiempo, y es decreciente cuya ecuación es: T= -0,0042t + 40,582

9. ¿Cuáles son las dos temperaturas del agua después de un tiempo muy largo? En el calentamiento se alcanza 60°C en 685 segundos. En el enfriamiento se alcanza 22°C en 3200 segundos.

10. ¿De qué depende la rapidez de la variación de las temperaturas? Del calor específico de la sustancia, y de la cantidad de calor generado.

10. Conclusiones: En el análisis de datos, en el registro de datos y la graficación de la temperatura en relación del tiempo se verifico que la temperatura es directamente proporcional al cambio del tiempo, y su ecuación es T = 0,0566t + 23,048, donde el valor 23,048°C es la Temperatura ambiente en la práctica, existe una cierta variación debido a la poca precisión en la toma de datos al usar el termómetro digital, y en la sincronización del cronómetro y la lectura de temperatura. En el enfriamiento se mezcla el agua caliente a 60°C en el calorímetro con agua a temperatura de 21,7°C alcanzando inicialmente una temperatura de 40,8°C, al registrar los datos y graficar se obtiene la ecuación de enfriamiento T= -0,0042t + 40,582 donde la Temperatura decrece proporcionablemente al cambio de tiempo generando una tendencia lineal, En la mezcla de dos temperaturas diferentes del agua caliente a 60°C y el agua a temperatura ambiente a 21,7°C se observa que en el inicio la temperatura disminuye rápidamente hasta estabilizar hasta llegar a su equilibrio a 40,2°C dentro del calorímetro, después la temperatura disminuye con decremento de 0,1°C por cada 30 segundos.

11. Recomendaciones Es importante sincronizar la medición del tiempo con la temperatura, además la punta del termómetro debe ubicarse en el medio del agua, evitando el contacto con las paredes del vaso de precipitación. Se debe tener listo el calorímetro con el agua al momento de llegar a la temperatura de 60°C en el calentamiento, porque se debe realizar la mezcla inmediatamente y proceder a la toma de datos de la temperatura en el calorímetro. En la mezcla de dos temperaturas diferentes del agua caliente a 60°C y el agua a temperatura ambiente a 21,7°C se observa que en el inicio la temperatura disminuye rápidamente hasta estabilizar hasta llegar a su equilibrio a 40,2°C dentro del calorímetro, después la temperatura disminuye con decremento de 0,1°C por cada 30 segundos. Se produce es decremento posterior porque el calorímetro no es totalmente adiabático, se recomienda utilizar materiales con menor conductividad térmica.

12. Bibliografía Pérez, H. (2007). Física General. Editorial Patria. Tercera Edición. México  Alvarenga, B. (2006). Física General. Editoriales Incorporados. Cuarta Edición. México  Alonso, M. Rojo, O. (s.f.). Física: mecánica y termodinámica. Ediciones Printed. México Schaum, D. (1993). Física General. Ediciones Mc Graw Hill. México

13. Anexos