Laboratorio de Física II 8

8/15/2019 Laboratorio de Física II 8

http://slidepdf.com/reader/full/laboratorio-de-fisica-ii-8 1/13

CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCION UNMSM

LABORATORIO DE FÍSICA II N°8

IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE 1: CALOR ABSORBIDO/DISIPADO

1. Monte el equipo, como muestra el diseño experimental.

2. Coloque en el vaso pírex agua a temperatura del ambiente,casi hasta la parte superior.

3. Anotamos los valores de la temperatura y el volumen de aguaque medimos:

T o=26° C V =400ml

4. Encendemos el mechero. usque un !u"o aproximadamenteconstante de calor, es decir que la llama no debe ser muy#uerte ni estar muy cerca al vaso.

5. Mida la distancia entre la llama y el vaso. Mantenga $"a estadistancia durante toda la pr%ctica a $n de que no cambie lascondiciones de experimentaci&n.

Distancia=0.1m

. Agite el agua previamente y lea la temperatura cada '( s hastallegar al punto de ebullici&n. Anote los datos en la tabla ).

TABLA 1 !"#4$$ %&

T!°C&

2 34 38 4$ 42 44 4' 5$ 51.5

54 5'.5

5(

)!*&

$ 3$ $ ($ 12$

15$

18$

21$

24$

2'$

3$$

33$

'. *epita los pasos ) y + ba"o las mismas condiciones anteriores

ahora use la mitad de la cantidad de agua anterior. Anote los

datos en la tabla -.

TABLA 2 !"# 2$$ %&




T!°C&

2 33 41 52 $ '3 8$.4

8 (1.5

(5 1$$

)!*&

$ 3$ $ ($ 12$

15$

18$

21$

24$

2'$

3$$

33$

8. ra$que la variaci&n de temperatura / versus el tiempo t, paralos dos casos anteriores.

Para el agua con masa de 400 g

( +( )(( )+( -(( -+( '(( '+((

)(

-(

'(

0(

+(

1(

2(

T+",+-)- 0* T+",

T+",

T+",+-)-

Para el agua con masa de 200 g




Ecuaci&n de mínimos cuadrados:

∑ t i

¿¿

n∑ t i

2−¿

b=n∑ t

iT

i−∑ t

i∑ T i

¿

∑ t i¿¿

n∑ t i2−¿

a=∑ t i

2T i−∑ t i∑ t i T i

¿

4a ecuaci&n sería: /emperatura b ;tiempo <a

Analizando para la masa de agua de 400 g:

=e hicieron un total de )' muestras, por el m6todo de mínimoscuadrados se tiene:∑ t

i=¿ )>3( ∑T i=543∑ t i

2=455400∑ t i T i=101160

T =0.119982∗t +23.495




( +( )(( )+( -(( -+( '(( '+(

(

)(

-(

'(

0(

+(

1(

2(

T+",

T+",+-)-

Analizando con la masa de agua de 200 g:

=e hicieron un total de )' muestras, por el m6todo de mínimoscuadrados se tiene:∑ t

i=¿ )>3( ∑T i=803∑ t i

2=455400∑ t i T i=161880

T =0.25727573∗t +22.5842




( +( )(( )+( -(( -+( '(( '+(

(

-(

0(

1(

3(

)((

)-(

T+",

T+",+-)-

Entonces seg?n las gr%$cas y comparando las pendientes de cadagr%$ca se puede obtener el líquido que tiene m%s masa en este caso0.119982 que es la pendiente del agua con masa de 0(( g es menor

con la pendiente 0.25727573 de agua de masa de -(( g es decir

aquella gr%$ca que tenga la pendiente m%s hori@ontal o echada, esaquella que tiene mayor masa.

-+679 ; +9)-+ 6 ,+9<+9)+ <+6 %-=7 T#T!)& ; 679)<< <+ 76->

or de$nici&n, la caloría es la cantidad de energía t6rmica necesariapara elevar la temperatura de un gramo de agua un grado Celsius.4os experimentos de Boule demostraron que no s&lo la energíat6rmica permite elevar la temperatura, sino que tambi6n cualquierotra #orma de energía suministrada a un sistema puede reali@ar elmismo e#ecto. Con estos experimentos Boule obtuvo el equivalentemec%nico del calor BeD es decir el n?mero de Boule necesarios paraaumentar en un grado la temperatura de un gramo de agua,mediante la utili@aci&n de traba"o mec%nico.

=eg?n la #ormula se puede obtener el calor T = H

mc t +¿




H

mc= pendiente

ara el caso de 0(( g

H =0.119982∗400∗1=47.99cal

ara el caso de -(( g

H =0.257275∗200∗1=51,46 cal

1$. ierta esta agua caliente en la probeta graduada hasta-(( ml. 4uego vierta en el vaso de espuma de poliuretano.Coloque un term&metro en el vaso de espuma y tome la

temperatura del agua cada )( s durante ' min. Anote los datosen la tabla '.

TABLA 3

T!°C&

5 5 55.5

55 55 55 55 54.5

54.5

54 54

)!*&

1$ 2$ 3$ 4$ 5$ $ '$ 8$ ($ 1$$

11$

T!°C&

53.5

53.5

52 52 52 51.5

51.5

)!*&

12$

13$

14$

15$

1$

1'$

18$

11. =eque un cubo de hielo con una toalla de papel eintrod?@calo en el agua.

12. Contin?e tomando la temperatura cada )( s, agitandosuavemente, hasta ' min despu6s que el cubo se haya #undido.Anote los datos en la tabla0.

TABLA 4

T!°C&

51 5$.5

5$ 5$ 4( 4( 4( 4( 4( 4( 48.5




)!*&

1$ 2$ 3$ 4$ 5$ $ '$ 8$ ($ 1$$

11$

T!°C&

48 48 48 4'.5

4'.5

4' 4'

)!*&

12$

13$

14$

15$

1$

1'$

18$

En que instante exacto el cubo de hielo termino en #undirse: 8$ *

V6"+9 <+ % =96#-(-.+ mlM* <+ % -%96#-((gM* <+ +6# "* % =96 ? "* <+ % -%96M* <+ +6#-.+ g

=e calcul& tomando la di#erencia de la masa de agua $nal con un

volumen de -(-.+ml y densidad )gFml con la masa inicial del

líquido.

13. Gaga una gr%$ca de / vs t

C"@+7)

+6 7<+ +6<< 6 % 6 -,<+ <+ +9@-"+9)>

Al introducir el hielo y contar cada )(s #ue lento el proceso dado que

la cantidad de agua era mayor que el hielo y temperatura disminuía




cada (.+ H) IC, por esta ra@&n en la gr%$ca se puede notar que hay

ciertas partes que se mantenía constante la temperatura.

V. EVALUACIN

1. S +9 6%- <+ % *+ )6 )- 6G< <+ ";-76- +*,+7=7 ,+- <+ %6 "* C" *+- +6%-H=7> T-H7+6 ; <+*7-6.

A mayor calor especí$co, el líquido aumenta o disminuye de

temperatura de manera m%s lenta, ya que el líquido requiere de una

mayor cantidad de calor para aumentar su temperatura.

=iendo

como el !u"o esconstante:

2. CH6 +* 6 -9 <+ G+ +9 +*)+ +,+-"+9) 6)+",+-)- 9 66+%+ 1$$°C>




En el experimento se pudo ver que el agua ebullía no exactamente a)((IC como se sabe sino un poco antes, alrededor de 31IC. Esto sedebe a que el experimento no se reali@& a nivel del mar, sino sobre6l, lo que hace que la presi&n atmos#6rica disminuya.=e tiene que a menor presi&n el agua hierve a menor temperatura,

debido a que la presi&n de vapor del agua supera m%s r%pido a laatmos#6rica.

3. P- +6 7* <+ % ,-"<"+9)+ ,-)- <+'5°C 6 %-H=7 <+ )+",+-)- 0+-** )+", <+ <+)+9+- 7",-)"+9) 69+6. P- G>

=e puede observar en la gr%$ca que aproximadamente a partir de2+IC el agua aumentaba su temperatura m%s lentamente de"ando

su linealidad esto se debe a que la variaci&n del calor especí$coaumentaD por tanto requería m%s calor para aumentar latemperatura.

4. I9<G+ +6 )+", G+ <+"- +9 -+7--+- +6 9)+-068$°C ; 85°C. R+0*+ +6 7* -+%*)-< +9)-+ 5$°C ;55°C.

El tiempo que tom& en recorrer el intervalo 3(IC y 3+IC #ue de -2(segundos, es decir 0.+ minutos.

5. *%9=7< )+9+9 6* <)* <+6 ,* !'&>

Con los datos obtenidos se pudo veri$car que a menor masa deagua, 6sta se calienta m%s r%pido, es decir, aumenta detemperatura con m%s rapide@ en menor tiempo, siempre y cuando el!u"o de calor sea constante.

. C",-+ 6* )"* <+ 6* 9)+-06* <+ )+",+-)-

,- 6* "** " ; "/2.

ara la masa m de la /abla ) los intervalos de temperatura son m%scortos que en los obtenidos en la /abla - de masa mF-. Mientras enla /abla ), la temperatura varía de ) a - IC aproximadamente porcada '( segundos, en la /abla - la variaci&n es mayor.




'. I90+*)%+ ; +,6G+ 797*"+9)+ *-+ 6 7-767979K)"*@+-

4a circulaci&n atmos#6rica es un movimiento del aire atmos#6rico a

gran escala y, "unto con la circulaci&n oce%nica, el medio por el que

el calor se distribuye sobre la super$cie de la tierra. =in embargo,

hay que tener en cuenta que aunque el papel de las corrientes

oce%nicas es m%s pequeño de acuerdo con su volumen en

comparaci&n con el de la circulaci&n atmos#6rica, su importancia en

cuanto al !u"o de calor entre las distintas @onas geo astron&micas es

muy grande, por la notable di#erencia de densidad entre la

atmos#era y las aguas oce%nicas que ocasiona que el calor

especi$co transportado por un m' de agua oce%nica sea muy

superior al que pueda despla@ar un m' de aire.

8. *7+<+ +9 9+*)- "+< <-9)+ +6 @+9"+9 <+6N>

Consecuencias del #en&meno del niño para Am6rica del =ur:

• 4luvias intensas.

• Calentamiento de la Corriente de Gumboldt o Corriente del

er?.• erdidas pesqueras.

• Jntensa #ormaci&n de nubes.

• eriodos muy h?medos.

• a"a presi&n atmos#6rica.

En nuestro país el Ken&meno de El Liño ocasiona importantescambios en el clima provocando calentamiento del mar, condicionesde sequía en las costas del norte, lluvias intensas en las seccionesdel país e inviernos generalmente h?medos.

(. *9 6* 0+9)* 6**> @+9"+9* 6*,-<7+9>

4os vientos alisios soplan de manera relativamente constantes en

verano hemis#erio norteD y menos en invierno. Circulan entre los




tr&picos, desde los '(H '+I de altitud hacia el ecuador. =e dirigen

desde las altas presiones subtropicales, hacia las ba"as presiones

ecuatoriales. El movimiento de rotaci&n de la tierra desvía a los

alisios hacia el oeste, y por ello soplan del nordeste al sudoeste en

el hemis#erio norte y el sudeste hacia noroeste en el hemis#erio sur.4as 6pocas en las que los alisios soplan con menor intensidad

constituían un peligro para los primeros via"es veleros hacia el

continente americano #orm%ndose 6pocas de calma del viento que

impedían avan@ar a los veleros.

1$. S+ *+ G+ +6 S6 +*)H 79*))< ,- <0+-**%*+* 90+*)%+ *)+< 7" 7--+ +6 )-9*,-)+ <++9+-% )-0* <+ 6.

9 790+7)0:

Esta regi&n se extiende por encima de la @ona radiante, y en ella losgases solares de"an de estar ioni@ados y los #otones son absorbidoscon #acilidad y se convierten en un material opaco al transporte deradiaci&n, por lo tanto, el transporte de energía se reali@a porconvecci&n, de modo que el calor se transporta de manera nohomog6nea y turbulenta por el propio !uido. 4os !uidos se dilatan alser calentados y disminuyen su densidad. or lo tanto, se #ormancorrientes ascendentes de material desde las @ona caliente hasta la@ona superior, y simult%neamente se producen movimientosdescendentes de material desde las @onas exteriores #rías. Así aunos -(( ((( m ba"o la #otos#era del sol, el gas se vuelve opacopor e#ecto de la disminuci&n de la temperatura en consecuenciaabsorbe los #otones procedentes de las @onas in#eriores y se calientaa expensas de su energía. =e #orman así secciones convectivasturbulentas, en las que las parcelas de gas caliente y ligero subenhasta la #otos#era, donde nuevamente la atmos#era solar se vuelve

transparente a la radiaci&n y el gas caliente sede su energía en#orma de lu@ visible, y se en#ría antes de volver a descender a laspro#undidades. El an%lisis de las oscilaciones ha permitido establecerque esta @ona se extiende hasta estratos de gas situados a lapro#undidad indicada anteriormente. 4a observaci&n y el estudio deestas oscilaciones solares constituyen el campo de traba"o de laheliosismologia.




VII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

• Gay que tener cuidado al manipular el equipo ya que estosgeneran calor y se podría generar algunos riesgos.

• Mantener la llama del mechero a una distancia tal que no seencuentre cerca del pírex para una me"or toma de medidas.

• Al momento de manipular el pírex con el permanganato depotasio se recomienda tener el mechero encendido ya que elquímico se podría disolver en el agua antes de observar laconvecci&n.

Laboratorio de Física II 8

Documents

Transcript of Laboratorio de Física II 8