VELOCIDAD DEL SONIDO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

INGENIERIA MECNICA

VISCOCIDAD DEL AGUA: METODO DESCARGA POR CAPILAR

VISCOCIDAD DEL AGUA: MTODO DESCARGA POR CAPILAR

DOCENTE: Victorino Secundino Vera

ESCUELA: Ingeniera Mecnica

CURSO: Fsica II

ALUMNOS: Villanueva Enrquez Jayro (0210416028)

Yanac Canales Juan Gerardo (

2015

1. OBJETIVOS

1.1 Estudiar el comportamiento de la temperatura de un cuerpo caliente que se enfra hasta alcanzar la temperatura del medio ambiente.

1.2 Determinar la ecuacin emprica de la ley de enfriamiento de Newton.

2. FUNDAMENTO TERICO

Cuando en un cuerpo de temperatura se pone en contacto con un medio de temperatura distinta, su temperatura no cambia de manera instantnea, sino que llega al equilibrio trmico con el medio de forma paulatina; este cuerpo puede ser el mismo termmetro que usamos para medir la temperatura del medio. Se puede definir el tiempo de respuesta del termmetro como el tiempo caracterstico que tarda en alcanzar la temperatura del medio circundante. TO Este tiempo de respuesta se puede determinar a partir de la ley de enfriamiento de Newton, la cual establece que la rapidez de variacin de temperatura es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio circundante:

Dnde:

T = Temperatura de un cuerpo

t = tiempo

Tm = Temperatura del medio ambiente

Llamando al coeficiente de transferencia de calor de la superficie en contacto con el ambiente, y designando con su rea efectiva, si llamamos a la masa del sistema y su calor especfico, entonces en un intervalo de tiempo, el cambio de temperatura del sistema ser:

Definiendo el parmetro:

Donde es la constante de tiempo de enfriamiento y mide el tiempo de respuesta del sistema. El trmino est referido a la capacidad trmica del sistema. A la inversa del producto se lo suele llamar resistencia trmica del sistema. As se podra expresar:

Esto expresa que el sistema de estudio se enfra o calienta a travs de la resistencia trmica que depende del material.

Reemplazando en la Ec. (1):

Integrando y utilizando las siguientes condiciones:

Se obtiene la solucin:

3. RESUMEN

Experimentalmente se puede demostrar y bajo ciertas condiciones obtener una buena aproximacin a la temperatura de una sustancia usando laLey de Enfriamiento de Newton. Esta puede enunciarse de la siguiente manera:La temperatura de un cuerpo cambia a una velocidad que es proporcional a la diferencia de las temperaturas entre el medio externo y el cuerpo.

4.MATERIALES E INSTRUMENTOS

MATERIALES

INTUMENTOS

PRECISIN

5. PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES( )

5.1. Medir la temperatura del medio ambiente.

Tm =

5.2. Instalar el equipo, evitando que el termmetro choque con las paredes y/o fondo del vaso de precipitacin. Calentar en el vaso de precipitacin 500 g de agua hasta el punto de ebullicin. Apagar la cocina elctrica.

00:00:00

Temperatura inicial

5.3. Subir cuidadosamente la mordaza del soporte universal hasta retirar el termmetro del agua, intentando no mover mucho el mismo para no agitar el aire circundante. Retirar de la cocina el vaso de precipitacin. Rpidamente secar el bulbo del termmetro con papel absorbente o una franela (Figura 2(b))

Figura 2. (a) Masa de agua de 500 g siendo calentada hasta el punto de ebullicin, (b) Mediciones de tiempo y temperatura durante el enfriamiento del agua.

5.4. Paralelamente al paso anterior, tener el cronometro listo para ser activado en cuanto el termmetro marque una temperatura de 70C, que ser la temperatura inicial .

5.5. En la Tabla 1 se registraran los valores de temperatura que va marcando el termmetro de acuerdo al tiempo indicado.

TABLA 1. Valores de tiempo y temperatura.

N

1

2

3

4

5

6

7

8

9

t(s)

T(C)

6. PROCESAMIENTO Y ANLISIS: ( )

Anlisis Grafico

6.1. Llene los casilleros de la Tabla 2, de acuerdo a los valores presentados en la Tabla 1 y el dato de T0 dado en el tem 5.4, teniendo en cuenta adems que . Luego calcule los valores correspondientes del .

TABLA 2. Valores de tiempo, incremento de temperatura y .

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6.2. Con los datos de la tabla 2, grafique en papel milimetrado . Qu tipo de relacin de dependencia existe entre las variables? Indique tambin la expresin matemtica que la representa.

........................................................................................................................................................

6.3. Describa como son los cambios de la temperatura iniciales y finales de tiempo del enfriamiento

........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................

6.4.

Con los datos de la Tabla 2, grafique en papel milimetrado . Puesto que, esta grfica es resultado del proceso de linealizacin, escriba los valores hallados del intercepto y la pendiente.

A ...................................................... B ........................................................

6.5.

Aplicando las funciones inversas respectivas, determine la ecuacin emprica que relaciona .

Ecuacin emprica:.

6.6.

Cul es el valor esperado del coeficiente de proporcionalidad de la funcin ?

........................................................................................................................................................

6.7.

Determine la constante de tiempo de enfriamiento del proceso estudiado De qu factores depende ?

.........................................................

...................................................................................

..

Anlisis estadstico

6.8.Considerando Xi = t (s) y Yi = ln Ty utilizando regresion lineal, determine, a su vez, estas mismas constantes y la ecuacin emprica correspondiente.

A ........................................................... B ...........................................................

Ecuacin de la recta: .

6.9.

Aplicando las funciones inversas respectivas, determine la ecuacin emprica que relaciona .

Ecuacin emprica:.

6.10.

Cul es el valor esperado del coeficiente de proporcionalidad de la funcin ?

........................................................................................................................................................

6.11. Determine la constante de tiempo de enfriamiento del proceso estudiado como un valor central ms su incertidumbre.

............................................. ........................................................

7. RESULTADOS

Mtodo de Anlisis

Grfica

Grfica

A ( )

B ( )

Ecuacin emprica

Ecuacin emprica

( )

T0 ( )

Grfico

Estadstico

8. CONCLUSIONES

8.1. Qu es el calor? Cules son los mecanismos fundamentales de transmisin de calor? Explique brevemente.

.........................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................

8.2. Enuncie con sus propias palabras la Ley Cero de la Termodinmica?

Esteprincipioo ley cero, establece que existe una determinada propiedad denominadatemperatura emprica, que es comn para todos los estados deequilibrio termodinmicoque se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.

En palabras llanas: Si pones en contacto un objeto con menor temperatura con otro con mayor temperatura, ambos evolucionan hasta que sus temperaturas se igualan.

Tiene una gran importancia experimental pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema pero no resulta tan importante en el marco terico de la termodinmica.

8.3. Con que principio fsico funciona el termmetro utilizado? Explique desde el punto de vista atmico?

.........................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................

9. BIBLIOGRAFIA

)

T

T

(

T

m

-

=

D

T

ln

D

(

)

t

T

ln

f

=

D

)

(

f

t

T

=

D

)

(

f

t

T

=

D

t

t

)

(

f

t

T

=

D

)

(

f

t

T

=

D

)

t

(

T

ln

f

=

D

)

t

(

T

f

=

D

t