Lab Oratorio Fisica General 3

 ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E   INGENIERIA

LABORATORIO 3

FISICA GENERAL: DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS DENSIDAD DE CUERPOS IRREGULARES CALOR ESPECÍFICO DE LOS SOLIDOS

Estudiante JULIAN DAVID MORENO FREDY AUGUSTO REDIN

GRUPO: 100413_104

Tutor  PEDRO GABRIEL SAAVEDRA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES TUMACO MAYO 2011

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INTRODUCCION En física y química, la densidad (símbolo ρ) de una sustancia es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Los líquidos son prácticamente incompresibles, es decir que por grande que sea la presión ejercida sobre ellos, su cambio de volumen es mínimo. La densidad es el cociente entre la masa y el volumen de un cuerpo, así que para determinarla bastará con medir la masa y el volumen y, a continuación, dividir ambos resultados. La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m 3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva La densidad (ρ) de una masa homogénea se define como la relación entre su masa (m) y el volumen (V) ocupado por esta: ρ = m/V Si se trata de un sólido regular midiendo sus dimensiones y calculando después, matemáticamente, el volumen. Si el sólido es irregular o no conocemos la fórmula matemática para calcular el volumen, se determina su volumen por inmersión en un líquido.

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PRIMERA PARTE. DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS OBJETIVO: Observar que los líquidos tienen diferentes densidades. MATERIALES     

Balanza Picnómetro Agua Alcohol Leche

INFORME 1. Realice un análisis de la prueba y sus resultados. 2. Determine la densidad de los diferentes líquidos.

SOLUCION Después de calibrar la balanza, limpiar el Picnómetro y alistar todos los demás elementos sugeridos en la lista de materiales, continuamos con los pasos indicados en la guía de procedimientos: Utilizamos 50ml de cada uno de los siguientes líquidos: Agua, Alcohol y Leche. Inicialmente empezamos con el agua, luego la medición con el alcohol y terminamos este punto con la leche.

Elementos Masa del Picnometro vacio Masa del Picnometro con 50ml de Agua Masa del Picnometro con 50ml de Alcohol Masa del Picnometro con 50ml de leche

Peso 48g 98g 88g 102g

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Observamos La leche entera es más densa que el agua y el alcohol, por la variedad de elementos que la componen. Que el alcohol es menos denso que el agua y la leche •

•

Como se mencionó en la instrucción la densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el  volumen que ocupa . Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg ) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3).

Liquido Agua Alcohol Leche

Densidad 1000 kg/m3 800 kg/m3 1080 kg/m3

SEGUNDA PARTE. DENSIDAD DE CUERPOS IRREGULARES

OBJETIVO: Determinar la densidad de cuerpos irregulares midiendo indirectamente su volumen. MATERIALES    

Balanza Cuerpo irregular con densidad mayor que la del agua sujeto con una cuerda para poderlo suspender. Agua (densidad ) Vaso de precipitados o recipiente.

INFORME Realice la diferencia entre el resultado del paso 2 y del paso 1. Aplique el principio de Arquímedes y concluya. Determine la densidad del cuerpo.

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Elementos Peso del vaso vacío Volumen de agua usado Peso del objeto Peso del vaso con Agua Volumen de agua usado + objeto Peso del vaso con Agua + objeto

Peso 168g 225 ml 50g 326g 235 ml 333.5g

El tomar la diferencia del (Volumen de agua usado + el objeto) – (Volumen de agua usado), esto no dio el volumen del objeto, que este caso fue igual 10 ml

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El tomar la diferencia del (Peso del vaso con Agua + objeto) – (Peso del vaso con Agua), esto nos da la masa total 6.9g del objeto en el estado sumergido Por lo tanto como (densidad

)

Densidad del objeto= 0.0069/0.01, entonces Densidad=0.69 kg/m3 En este punto tomamos como base el principio de Arquímedes:

"Si un cuerpo está parcial o totalmente inmerso en un fluido, el fluido ejercerá una fuerza vertical hacia arriba sobre el cuerpo, igual al peso del fluido desalojado o desplazado". Otras explicaciones En nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes: 1. Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos más ligeros, decimos que pesamos menos. 2. Los globos que se venden para niños se elevan en el aire al soltarlos. 3. Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota.

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Los fluidos ejercen fuerzas ascensionales sobre los objetos situados en su seno. La naturaleza y valor de estas fuerzas quedan determinadas en el Principio de Arquímedes:

¿Cómo saber si un cuerpo flotará o se hundirá? Imaginemos que el cuerpo está totalmente sumergido, sobre el actúan dos fuerzas:

E(empuje) = Peso(líquido desalojado) = m(liq).g = V (líq).d (líq) . g P (peso real del cuerpo)= m.g , recuerda que es el peso real del cuerpo, fuera del líquido. Según sean los valores de E y P pueden darse tres casos: 1. Que el peso y el empuje sean iguales: E = Peso(m.g). El cuerpo estará en equilibrio (fuerza resultante nula) y "flotará entre aguas". 2. Que el empuje sea mayor que el peso: E > Peso (m.g). El cuerpo ascenderá y quedará flotando. 3. Que el empuje sea menor que el peso: E < Peso (m.g). El cuerpo se hundirá.

¿A qué se llama peso aparente de un cuerpo?

Peso (aparente)=Peso (real)- Empuje Si un cuerpo flota, ¿qué volumen del cuerpo está sumergido? ¿y qué volumen emerge? Si el Empuje que calculamos suponiendo el cuerpo totalmente sumergido es mayor que el Peso real de dicho cuerpo, éste flotará. El volumen de líquido desalojado no coincide con el volumen del cuerpo.

E = Peso (líq. desalojado) = m (líq. desalojado) . g = V (líq. desalojado). d (líq). g Si el cuerpo flota mantendrá una parte sumergida y otra emergida de tal forma que:

Peso real del cuerpo (m.g) = E (peso del líquido desalojado)

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TERCERA PARTE. CALOR ESPECÍFICO DE LOS SOLIDOS OBJETIVO Determinar el valor del calor específico de un objeto metálico por el método de mezclas. MATERIALES       

Un calorímetro. Un vaso de precipitados. Una balanza. Un termómetro. Una pesita metálica. Hilo de nylon. Un reverbero.

INFORME Masa de la pesita Masa del calorímetro Masa del agua del calorímetro Temperatura inicial del calorímetro y del agua del mismo Temperatura inicial de la pesita (la misma de ebullición)

50g 328.7g 225ml 29 ºC 29 ºC

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Temperatura final del sistema Calor específico del agua Calor específico del calorímetro(aluminio) Calor que recibe el agua del calorímetro Calor que da la pesita Calor específico de la pesita

87.5 ºC 1 cal/g°C 0.215 cal/g°C 82 ºC 75 ºC 5.095 g/cal

Cp= QH2O+Qcal = (mCp*ΔT) H2O+ (mCp* ΔT) aluminio M Tmetal Mpesa* T Cp=225g*1cal*(87.5-29)ºC+328.7g+0.225cal*(87.5-29)ºC entonces simplificamos g ºC g ºC 50g*(87.5-29)ºC Y nos da Cp=225*(58.5)ºC +328.7+0.225cal*(58.5) 50g*(82-29)ºC Luego, Cp= Luego, Cp=

13162.5 +328.7+13.1625cal 50g*(53) 13504,3625cal 2650g

Finalmente encontramos el calor especifico de la pesa Cp= 5.095 g/cal Determine a qué material (cercano) corresponde el calor específico de la pesita con ayuda de una tabla de calores específicos. Cuando un cuerpo varía su temperatura en general lo hace porque o se le ha suministrado calor o el cuerpo ha dado calor. Cuando tomamos un jugo y lo enfriamos por medio de hielo lo que en realidad estamos haciendo es calentando el hielo, el calor necesario para calentar el hielo lo da el jugo. El jugo calienta el hielo no el hielo enfría el jugo como se piensa. Esta es la dirección en la cual se propaga el calor, de los objetos más calientes a los más fríos, y no en dirección contraria. Si a dos cuerpos de igual masa, pero diferente material se les suministra la misma cantidad de calor, la temperatura final será en general diferente para los dos cuerpos, esto se debe a que los cuerpos compuestos de materiales diferentes reciben diferente calor para aumentar el mismo valor de temperatura. La propiedad que caracteriza este comportamiento se denomina calor específico. La cantidad de calor  Q  que se le suministra a un cuerpo de masa específico c para elevar su temperatura una cantidad  ΔT será,

m

y de calor 

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Q = m c ΔT De la ecuación anterior podemos decir, El calor  Q  tiene unidades de energía (Joule), sin embargo para el caso específico del calor se utilizan unidades especiales como la caloría o la unidad térmica inglesa, las cuales serán explicadas más adelante. .

Calor y Temperatura: La temperatura es una magnitud física que nos permite definir el estado de una sustancia . Cuando se ponen en contacto dos sustancias a distinta temperatura, evolucionan de forma que el cuerpo a mayor  temperatura la disminuye y el que tenía menor  temperatura la aumenta hasta que al final los dos tienen la misma temperatura, igual que al echar un cubito de hielo a un refresco , que el refresco se enfría y el cubito de hielo se calienta y termina convirtiéndose en agua. Decimos que la sustancia a mayor temperatura ha cedido calor a la sustancia que tenía menor  temperatura. Sin embargo, el calor no es algo que esté almacenado en el cuerpo más caliente y que pasa al cuerpo más frío. Tanto uno como otro poseen energía, que depende de la masa del cuerpo, de su temperatura, de su ubicación, etc. y recibe el nombre de energía interna. Cuando esta energía interna pasa de una sustancia a otra a causa de la diferencia de temperatura entre ellas la llamamos calor . Una catarata es agua que pasa de un sitio a otro porque están a distinta altura , de forma similar el calor es la energía que pasa de un cuerpo a otro porque están a distinta temperatura.

Punto de ebullición: Si ponemos al fuego un recipiente con agua, como el fuego está a mayor temperatura que el agua, le cede calor y la temperatura del agua va aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termómetro en el agua. Cuando el agua llega a 100 ºC, empieza a hervir, convirtiéndose en vapor de agua, y deja de aumentar su temperatura, pese a que el fuego sigue suministrándole calor : al pasar de agua a vapor de agua todo el calor  se usa en cambiar de líquido a gas, sin variar la temperatura. La temperatura a la que una sustancia cambia de líquido a gas se llama punto de ebullición y es una propiedad característica de cada sustancia , así, el punto de ebullición del agua es de 100 ºC, el del alcohol  de 78 ºC y el hierro hierve a 2750 ºC. Punto de fusión: Si sacas unos cubitos de hielo del congelador y los colocas en un vaso con un termómetro verás que toman calor del aire de la cocina y aumentan su temperatura. En un principio su temperatura estará cercana a -20 ºC (depende del tipo de congelador) y ascenderá rápidamente hasta 0 ºC, se empezará a

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formar agua líquida y la temperatura que permanecerá constante hasta que todo el hielo desaparezca. Igual que en el punto de ebullición, se produce un cambio de estado , el agua pasa del estado sólido (hielo) al estado líquido (agua) y todo el calor se invierte en ese cambio de estado, no variando la temperatura, que recibe el nombre de punto de fusión. SE trata de una temperatura característica de cada sustancia: el punto de fusión del agua es de 0 ºC, el alcohol funde a -117 ºC y el hierro a 1539 ºC.

Algunas Conclusiones • •

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El enfriamiento del agua es más lento que el de los metales A mayor cantidad de agua requiere de más tiempo o más fuego para su ebullición El porcentaje de error en el calor especifico de la pesa, podemos considerarlo teniendo en cuenta que al sacarla del agua hirviendo y pasarlo al calorímetro pierde temperatura La exactitud en los cálculos vario por causas externas que influyeron en la variación de los resultados

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BIBLIOGRAFÍA 100413 – FISICA GENERAL www.monografias.com Tutor de laboratorio José Luis