LABORATORIO DE ONDAS Y CALOR

Práctica de Laboratorio N° 3

“Análisis del cambio de temperatura por el

calentamiento de un líquido”

INFORME

INTEGRANTE DEL GRUPO:

Lizana Marcas, Juan Daniel

Baez Conde, Jean Pierre

SECCIÓN: C14-1-A

Mesa: N°2

PROFESOR: Araos Chea, Gerson Elvis

Fecha de realización: 24 de setiembre

Fecha de entrega: 27 de setiembre

2015 – II

4,0Puntos

INDÍCE

Introducción………………………………………………………………………………….…..…3

Objetivos…………………………………….……………………………………………..….…....4

Fundamentos teórico……………………………………..……….…………….........................5

Materiales y Equipos de trabajo……………………..……………..……….…………………...6

Procedimiento……………………………………………………………………..…….…...........7

Resultados obtenidos…………………………………………………………..………….……...9

Observaciones…………………………………………………………………………....………10

Conclusiones…………………………………………….………………..………….…….….....10

Bibliografía………………………………………………..………………..……………......……11

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1. INTRODUCCIÓN:

En este laboratorio determinaremos la relación matemática entre la temperatura y el tiempo en el cual utilizaremos los equipos para la toma de datos experimentales y realizamos un análisis grafico utilizando como herramienta el Software Data Studio, en el cual obtendremos la pendiente de la relación que vendrá a ser nuestra ecuación o relación matemática. Además calcularemos la cantidad de calor que sea necesaria para el aumento de temperatura del agua (H2O) en un determinado tiempo. En donde aplicamos nuestro trabajo mediante la termodinámica obtendremos la cantidad de calor mediante su ecuación.

La importancia del laboratorio que hicimos es identificar, describir y entender estos conceptos muy bien lo que es cantidad de calor y el flujo de calor.

El propósito es que los alumnos puedan verificar la cantidad de calor de un líquido. además debe realizar un análisis grafico esto utilizando el programa Data Studio y por ultimo analizar el comportamiento real del fenómeno como el ideal.

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2. OBJETIVOS:

2.1) Determinar la relación matemática entre la temperatura y el tiempo de calentamiento de un líquido

2.2) Calcular la cantidad de calor necesaria para el aumento de temperatura de un líquido en un tiempo determinado

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3. FUNDAMENTO TEÓRICO:

3.1) Capacidad calorífica: “Se puede expresar como la cantidad de calor requerida para elevar en 1ºC, la temperatura de una determinada cantidad de sustancia. Cuanto mayor sea la capacidad calorífica de una sustancia, mayor será la cantidad de calor entregada a ella para subir su temperatura. Por ejemplo, no es lo mismo calentar el agua de un vaso que el agua de toda una piscina: requerimos mayor calor para calentar el agua de toda una piscina puesto que su capacidad calorífica es mucho mayor […]” (Tipler, 2013, p. 27).

3.2) Calor específico: “Es una propiedad intensiva, no depende de la materia, y es un valor fijo para cada sustancia. Así, el agua tiene un valor fijo de calor específico, el cual debemos entenderlo como la cantidad de calor que puede absorber una sustancia: cuanto mayor sea el calor específico, mayor cantidad de calor podrá absorber esa sustancia sin calentarse significativamente […]” (Salvador,2010, p. 154 )“Además el calor específico o capacidad calorífica específica es la energía necesaria para elevar en un 1 grado la temperatura de 1 kg de masa. Sus unidades en el Sistema Internacional son J/kg K. […]” (Blas T. (2011).)

Figura1. Formula de cantidad de calorFuente:https://www.google.com.pe/search?

q=cantidad+de+calor+formula&biw=1366&bih=667&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAYQ_AUoAWoVChMInauM88GayAIVhJceCh3Yhwwn#imgrc=O7-i4G-SenyNsM%3ª

3.3) Software Data Studio, es un programa para poder evaluar nuestra grafica presión vs volumen.

Figura 3. Gráfica del software Pasco Capstone. Fuente: Autoría: propia.

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3.4) Sensor de temperatura, es un instrumento que nos facilita saber la temperatura que se está tomando. Además, permite conectar los sensores digitales que se usan en la Interfaz Science WorkShop 750 en Xplorer GLX

Figura 4. Gráfica del sensor de presión. Fuente: Autoría: propia.

Figura 4. Sensor de temperatura y el Interfaz Science WorkShop 750 en Xplorer GLX . Fuente: Autoría: propia.

4. MATERIALES Y EQUIPO DE TRABAJO:

Software Data Studio Sensor de presión

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5. PROCEDIMIENTO:

1. Comenzamos armando el montaje que se nos pidió.

Figura 5: MontajeFuente: Autoría: propia.

2. Encendemos la computadora y abrimos el programa Pasco Capstone, en el cual seleccionamos las variables de estudio (Temperatura vs tiempo).

Figura 6: Programa Pasco CapstoneFuente: Autoría propia.

3. Vertimos 40ml y 60 ml en el vaso precipitado para luego llevarlo a calentar hasta 50 °C.

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Figura 7: Vaso con 40ml de aguaFuente: Autoría propia.

4. Comenzamos la medición con el programa Pasco Capstone para calcular la cantidad de calor necesario para que el agua de 40gr y la de 60 gr logren una variación de temperatura la cual se encuentra en ambiente para llegar a 50°C.

Figura 8: Grafica de la medida de40gr Fuente: Programa Pasco Capstone

5. Evaluación para la gráfica de 60gr de agua con una temperatura final de 50°C

Figura 9: Grafica de la medida de 60mlFuente: Programa Pasco Capstone

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6. Calentamos las dos cantidades a la misma temperatura final 50°C.

Figura 10: vaso con ml de agua figura 11: vaso con 60ml de agua

6. RESULTADO OBTENIDOS:

Masa H2O (ml)

Calor (cal)

Temperatura (°C)

Pendi-ente (m)

Calor especifico

Flujo de calor (cal/°C)

Tiempo (Seg)

40 ml 1073.28cal

50.02 °C 0.156 1 cal/g°C 6.24cal/°C 172seg

60 ml 841.77cal

50 °C 0.0996 1 cal/g°C 5.97cal/°C 141seg

Calculando:Dónde:Q: calor (cal)T: T (final)-T (inicial)M: masa (gr)c=1cal/gr °C c=capacidad calorífica por la unidad de masa del agua

Para poder hallar el calor absorbido del agua tenemos que aplicar la fórmula:

Q=M c T

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1. Experiencia:

m=Q/mCH2O

0.156=Q/(40)(1)Q= 6.24 cal/°C

Q= ΔQ/ Δt6.24 = ΔQ/(172-0)ΔQ =1073.28 cal

2. Experiencia:

m=Q/mCH2O0.0996=Q/(60)(1)Q= 5.976 cal/°C

Q= ΔQ/ Δt5.976 = ΔQ/(141-0)ΔQ =842.61 cal

7. OBSERVACIONES:

La unidad de la masa debe estar en gramos, para tener uniformidad con las unidades del calor especifico.

Se debe tener en cuenta que la temperatura debe estar en grados Celsius

Se debe tener en cuenta que un mililitro equivale a un gramo. tener mucho cuidado al manipular el mechero y con los instrumentos

utilizados.

8. CONCLUSIONES:

8.1) Se determinó la relación matemática entre la temperatura y el tiempo de calentamiento de un líquido que vendría a ser esta relación: Tf=(°Q/mCe)*t+T0

8.2) Se calculó la cantidad de calor necesaria para el aumento de temperatura del agua (H2O) en un tiempo determinado.En la primera experiencia la cantidad de calor es 1073.28 cal, con un aumento de temperatura de 50 °C en un tiempo 172 segundos del agua (H2O) de masa 40 gramos.En la segunda experiencia la cantidad de calor es 841.7 cal, con un aumento de temperatura de 50 °C en un tiempo 141 segundos del agua (H2O) de masa 60 gramos.

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9. BIBLIOGRAFÍA:

Salvador, T. 2010. (2a ed.). Física teoría y práctica (p.154) Lima: San Marcos.

Tipler, G. 2013. (6a ed.). Física para la ciencia y la tecnología (p.249). Barcelona: Reverté.

Blas T. (2011). WEB. Recuperado de: http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/calor.html

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