Ley de Enfriamiento de Newton

“

LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON”

LABORATORIODEFIS ICA2

Resumen Introductorio: Ley de enfriamiento de newton. newt on. Objetivos de la experiencia:  

Comprobar la ley de enfriamiento de Newton con agua. Analizar una ley alterna de calentamiento.

Precauciones experimentales:   No

tocar el tubo de ensayo con el el termómetro.   No quemar los instrumentos instrumentos..  Usar los guantes aislantes para evitar quemaduras.   No derramar hielo y agua en el suelo.

Breve resumen del trabajo realizado: 

Primero llenamos el recipiente grande con agua y le colocamos hielo, llenamos el tubo de ensayo con agua del tiempo y medimos la temperatura con el termómetro. termómetro. Luego introducimos introducimos el tubo de ensayo ensayo con agua y el termómetro en el agua con hielo y tomamos el tiempo cada diez segundos. En la parte B pusimos agua a hervir en el beaker e introducimos un termómetro, sacamos sacamos el tubo de ensayo del agua con hielo y lo pusimos en el beaker y tomamos la temperatura cada diez segundos.

Registro de datos. 

Registre las temperaturas ambiente e iniciales en ambas actividades, de forma que aparezcan muy claras en su reporte. PROCEDIMIENTO A TEMPERATURA AMBIENTE(°C) TEMPERATURA INICIAL(°C) 0

22 PROCEDIMIENTO A

TEMPERATURA AMBIENTE(°C) TEMPERATURA INICIAL(°C) 100 

0

Las tablas Temperatura vs. Tiempo de ambas actividades. Procediendo A TEMPERATURA(°C) TIEMPO(S) 20

10

19

20

18 17

30 40

16

50

15

60

14

70

13

80

12 10 9.5 8 6 6 6 6 6 6 6 5.5 5.5

90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210

5.5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 3.5 3 3 3 2.5 2 2 2 2 2 2 1.5 1 1 0.5 0.2

220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490

0

500

Procedimiento B TEMPERATURA(°C) TIEMPO(s) 30 35 40 49 55 60 65 68 70 73 75 77 78 79 80 80 81 84 84 84 85 85 86 87 87 88 88 89 90 90 90 91 91 91 91 91 91.5 92 92

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390

92

400

CÁLCULOS. 

Una vez que haya hecho las gráficas, calculará los coeficientes ‘k’. PROCEDIMIENTO A COEFICIENTE K T(t)

t

K

20 19 18 17 16 15 14 13 12 10 9.5 8 6 6

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

0.00953102 0.00733017 0.00668902 0.00644573 0.00636907 0.0063832 0.00645693 0.00657616 0.00673484 0.00788457 0.0076341 0.00843001 0.00999448 0.00928059

6

150

0.00866189

PROCEDIMIENTO B COEFICIENTE K T(t)

t

K

30

10

0.03566749

35

20

0.02153915

40

30

0.01702752

49

40

0.01683361

55 60 65 68 70 73 75 77

50 60 70 80 90 100 110 120

0.01597015 0.01527151 0.01499746 0.01424293 0.01337748 0.01309333 0.01260268 0.0122473

78

130

0.01164714

79

140

0.01114748

80

150

0.01072959

RESULTADOS 

Gráficos Temperatura vs. Tiempo para ambas actividades PROCEDIMIENTO A

TEMPERATURA VS TIEMPO 25

20    A    R    U15    T    A    R    E    P    M10    E    T

Series1

5

0 0

100

200

300

400

500

600

TIEMPO

PROCEDIMIENTO B

TEMPERATURA VS TIEMPO 100 90 80    A 70    R    U 60    T    A    R 50    E    P    M 40    E    T 30

Series1

20 10 0 0

50

100

150

200

250

TIEMPO

300

350

400

450



Mediante regresión, grafique las rectas: PROCEDIMIENTO A

  () (

TIEMPO VS LN 1.4 y = 0.0094x - 0.1188 R² = 0.9554

1.2 1 0.8    N 0.6    L

Series1 Linear (Series1)

0.4 0.2 0 -0.2

0

50

100

150

200

TIEMPO

PROCEDIMIENTO B

TIEMPO VS LN 2

y = 0.0094x + 0.3061 R² = 0.979

1.8 1.6 1.4 1.2    N 1    L

Series1

0.8

Linear (Series1)

0.6 0.4 0.2 0 0

50

100

TIEMPO

150

200



Valor de cada coeficiente ´k´, comparación con el valor ‘teórico’ (éste habrá de investigarlo: con facilidad lo debe poder obtener a través de ‘Internet’) y discusión correspondiente. PROCEDIMIENTO A: 0.0094 PROCEDIMIENTO B: 0.0094

CUESTIONARIO 

¿Qué cantidades cambiarían si la experiencia se hubiera realizado en Tegucigalpa? ¿Aumentarían o disminuirían? Explique. R/ La temperatura ambiente. Disminuiría. La temperatura ambiente disminuiría debido a que el clima en Tegucigalpa es más frio de en San Pedro Sula.



Suponga que en lugar del tubo de ensayo se introdujo en la mezcla agua-hielo un trozo de una varilla de hierro al rojo. Asuma que: 1) la  parte de la varilla no sumergida queda al vacío, no en contacto con el aire y, 2) la mezcla hielo-agua es suficiente de modo que su temperatura siempre permanezca constante, a pesar de la presencia de la varilla. ¿Cómo variaría la temperatura a lo largo de la longitud de la varilla? (Investigue sobre conducción calorífica) R/ La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que no está en contacto. La varilla perdería calor y por consiguiente se enfriaría, hasta que el agua-hielo y la varilla tengan la misma temperatura.



Si, en las mismas condiciones, realiza esta experiencia con glicerina en el tubo de ensayo, ¿qué cantidad debe cambiar en la ley de enfriamiento o en la de calentamiento? R/ La glicerina es un líquido espeso, neutro, de sabor dulce, que al enfriarse se vuelve gelatinoso al tacto y a la vista, y que tiene un punto de ebullición alto. Se presenta en forma de líquido a una temperatura ambiental de 25 ° C y es higroscópico e inodoro. Posee un coeficiente de viscosidad alto y tiene un sabor dulce como otros polialcoholes. Debe cambiar la temperatura inicial en la ley de enfriamiento.



En lo experimentado por usted, se ha dado una situación real en la variable tiempo que no se ajusta al modelo exponencial – aparte de los errores estadísticos que se puedan reflejar al graficar-. Indique dónde se halla esta diferencia. R/ En la temperatura.

Resumen introductorio: Calibración de un termómetro. Objetivos de la experiencia: 

Realizar la escala en grados Celsius en un termómetro sin graduar.

Precauciones experimentales: 

Esperar a que la temperatura se estabilice para lograr marcar en el termómetro sin graduar la altura deseada.

Breve resumen del trabajo realizado: 

Primero colocamos el termómetro sin calibrar en agua con hielo, hasta que el líquido azul llegue se estabilice. Previamente colocamos un  beaker con agua en el mechero y esperamos hasta que llegara a una temperatura de cien grados. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada apagamos el mechero y colocamos el termómetro sin graduar   junto al termómetro graduado y tomamos la temperatura cada diez segundos. Luego colocamos los dos termómetros en agua fría y tomamos los tiempos hasta que llego a cero grados.

Reporte de Datos



Dé el comportamiento de la columna de líquido azul: Como observamos en la practica el liquido azul baja y sube a un ritmo similar al termómetro graduado. Cuando el termómetro graduado alcanzo su temperatura mas baja, el termómetro sin graduar bajo hasta su punto mas bajo; y lo mismo sucedió cuando subió la temperatura.



Dé las diferentes temperaturas tomadas en ambos termómetros. TERMOMETRO GRADUADO 95 90 70 30 10 0

TERMOMETRO GRADUADO 135 117 103 58 37 18

TEMPERATURAS MAXIMAS Y MINIMAS TEMPERATURA AMBOS TERMOMETROS(°C) SIN GRADUADO GRADUAR AGUA-HIELO

0

135

AGUA-HIRVIENDO

95

18



Dé la escala hecha para el termómetro sin graduar.

TERMOMETRO GRADUADO



TERMOMETRO SIN GRADUAR

95

135

90

117

70

103

30

58

10

37

0

18

Registros de temperatura en agua con hielo y en agua hirviendo TEMPERATURA AMBOS TERMOMETROS(°C) SIN GRADUADO GRADUAR AGUA-HIELO

0

135

AGUA-HIRVIENDO

95

20



Copia fiel en el reporte, de la escala realizada en el termómetro sin graduar.

ESCALA TERMOMETRO SIN GRADUAR (135-18) = X(95 – 0)

   (°C - 0) TSG – 18 =   TSG =   X=



Tabla de las temperaturas con ambos termómetros en las cuatro situaciones que pide III-13).

TERMOMETRO GRADUADO

TERMOMETRO SIN GRADUAR

95 90 70 30 10

135 117 103 58 37

0

18

Cuestionario: 

Exponga y explique el comportamiento de la columna azul mientras duró todo el proceso. R/ El liquido azul de la columna sube y baja a un ritmo similar al del termómetro graduado. Cuando lo sumergimos en agua fría el liquido azul baja al mismo ritmo que el del termómetro graduado, y lo mismo  paso cuando lo sumergimos en agua hirviendo.  A una atmósfera de presión el punto de fusión del agua es 0oC y el  punto de ebullición es a 100 oC. ¿Estos son los valores que están representados en la escala que se realizó? ¿Por qué? R/ Si, ya que los dos termómetros actuaron de una forma similar  durante todo el proceso.  Si hubiera calentado el agua con el vaso tapado arriba, ¿qué hubiera observado?: a. en el tiempo para alcanzar la ebullición, R/ Habría tardado menos en hervir.  b. en la temperatura de ebullición, R/ Seria más alta. c. ¿por qué? R/ Porque habría mayor presión concentrada en el vaso.  Suponga que va a construir una nueva escala, la escala Pérez, cuyos  puntos fijos van a ser los mismos: fusión y ebullición del agua. Al  primero asocia 91ºP y al segundo, 356ºP. a. ¿cuál sería la fórmula para relacionar la escala Pérez y la Celsius? R/(356-91)= m (100-0)

   T  p - 91 = (C-0)  m=

°C + 91   b. ¿qué valores de temperatura Pérez corresponderían a los cuatro señalados en III.13? T  p =

95°C  342.75° P 70°C  276.5

°P

30°C  170.5

°P

10°C  117.5

°P

0°C

°P

91



¿Se podría construir una escala de temperatura tomando como puntos fijos los de fusión y evaporación de hierro? Explique. R/ Si se podría. El hierro tiene calores de fusión y ebullición mas altos que el agua, por  lo tanto habría que aplicar un calor mas intenso al aplicado al agua, pero teóricamente si se podría.