UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

PROGRAMA

DE

INGENIERIA SISTEMAS

COMPONENTES PRACTICOSDE

FISICA GENERAL

PRESENTADO

POR

JHON JARLIN PALACIOSPALACIOSCODIGO:

1010141445

TUTOR DEL CEAD QUIBDOJAKSON ARIEL URRUTIA CHALA

TUTOR VIRTUALCLAUDIA PATRICIA CASTRO

QUIBDÓ CHOCO

NOVIEMBRE 20 DE 2013

INTRODUCCION

La Física por excelencia es una ciencia experimental, el papel del laboratorio en la Física es muy variado, ya que puede ir desde una simple observación hasta la comprobación de las predicciones teóricas.Este trabajo laboratorio es muy importante porque atreves del desarrollo de este los estudiantes adquieren un conocimiento previo sobre las medidas de proporción

Desde los ámbitos propuestos, y por mecanismo de integración grupal y acompañamiento tutorial se presenta el desarrollo de los componentes prácticos correspondientes a: proporcionalidad directa y medición, cinemática y fuerza, movimiento armónico y pendular y conservación de la energía, densidades y calor desarrollados en el CCAV Quibdó. Se expone en este documento el desarrollo, análisis y procedimiento de cada uno delos planteamientos propuestos en la guía del laboratorio de física general.

OBJETIVOS

Este laboratorio se busca que el estudiante que el estudiante consiga una mejor comprensión de los fenómenos físicos y una capacidad operativa experimental.

Que el estudiante presente de manera clara, rigurosa y concisa informes de laboratorio y reportes de trabajo en los cuales utilice la física como herramienta

Conocer e identificar cada uno de los materiales del laboratorio que se utilizaran en esta práctica.

Llevar a la práctica experimental todo el contenido teórico que se ha obtenido.

Interiorizar cada procedimiento realizado en esta práctica

LABORATORIO I

PROPORCIONALIDAD DIRECTA.

Identifique los objetos que usará en la práctica. Defina que es una balanza.R/ Es una palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permitiendo medir masas.

PRIMERA PRECTICA

Materiales del LaboratorioBalanzaProbetaVaso PlásticoAgua

1) Calibre el cero de la balanza.

3) Determine la masa de la probeta y tome este valor como m0.

123.8g4) Vierta 10 ml, 20 ml, 30 ml, hasta llegar a 100 ml, de líquido en la probeta y determine en cada caso la masa de la probeta más el líquido MT a. Determine correctamente cuál es la variable independiente. El agua

b. Determine la variable dependiente

La probeta

5) Calcule la masa del líquido ML sin la probeta para cada medición. 6) Registre estos resultados en la siguiente tabla

V(ml)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MT(g)133

g142.8

g151.7

g162.6

g172.

9182

g192.

1201.

92g1

2222.4

g

ML(g) 9.2 19 27.9 38.8 49.1 58.2 68.3 78.1 88.2 98.6

7) Trace una gráfica masa-líquido Vs Volumen. 8) Calcule la constante de proporcionalidad.

Calcule la constante de proporcionalidad.

0.92 0.95 0.93 0.97 0.982 0.97 0.975 0.976 0.98 0.986

SEGUNDA PRACTICA: INSTRUMENTOS DE MEDICION.

Identifique los objetos que usará en la práctica.

Lámina y esferaDetermine y registre cual es la precisión del aparato. Para el desarrollo del laboratorio se procedió a determinar el desajuste en los instrumentos de medida a usar, luego se tomaron las medidas de algunas piezas (lamina y esfera) de forma directa, como el diámetro externo, el diámetro interno y el espesor, a partir de las cuales se hicieron los cálculos para determinar medidas indirectas, tales como el volumen y el área de cada objeto.-Calibrador o pie de rey es de 0.05 mm -Tornillo micrométrico es de 0.01 mm

ESFERA.LAMINA.

Haga un dibujo de la pieza problema (prisma, lámina, etc.) e indique sobre el dibujo los resultados de las medidas de sus dimensiones (cada medida debe realizarse al menos tres veces y se tomará el valor medio de todas ellas).

Calcule el volumen de la pieza, con todas sus cifras.Complete la siguiente tabla:

Material: hierroDiámetro interior: 50 mmDiámetro exterior: 70mmEspesor: 15mm

¿ π∗r2∗h¿ π∗352∗15=3.1416∗1225∗15=57726.9¿ π∗252∗15=3.1416∗625∗15=29452.5¿ V 1−V 2=57726.9−29452.5=28274.4mm3

PROCEDIMIENTO CON TORNILLO MICROMÉTRICO O PALMERRepita los pasos anteriores con el tornillo micrométrico o de Palmer ahora utilizando la siguiente tabla:

El tornillo micrométrico se usa para longitudes menores a las que puede medir el calibrador o vernier. El tornillo micrométrico consta de una escala fija y una móvil que se desplaza por rotación. La distancia que avanza el tornillo al dar una vuelta completa se denomina paso de rosca.

INFORME

Esta práctica nos ha servido para familiarizarnos con los equipos de metrología básicos que existen en un laboratorio y que seguramente nos servirán de utilidad a lo largo de nuestra profesión.

Algunos de los cálculos han sido precisos en tanto a la precisión de los equipos de medida y a pesar de nuestra experiencia.

Medidas 1 2 3 4 5 Promedio

Pieza 1 50.00 50.10 49.98 50.15 49.99 50.044

Pieza 215.20 15.18

15.21 15.15 15.21 15.19

Medidas 1 2 3 Promedio

Moneda 24,11mm 24,10mm 24,11mm 24,1mm

Alambre 1,32mm 1,30mm 1,29mm 1,30mm

Los equipos que más han centrado nuestro interés han sido el pie de rey el micrómetro. Ambos son equipos muy útiles debido a su versatilidad en los diferentes campos de aplicación.

La visión general después de la práctica es la satisfacción que los cálculos teóricos se corresponden con la realidad de los experimentos. Y que los equipos de medida son una gran fuente de información para desarrollar todos esos cálculos.

Realice las conclusiones respectivas sobre los instrumentos de medición que manipuló.Determine que es exactitud y que precisión.

Exactitud: se refiere a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacto es una estimación.

Cuando expresamos la exactitud de un resultado se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero.

Precisión: se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella

PRACTICA Nº 2: CINEMATICA Y FUERZAS

PRIMERA PARTE.

TITULO: Movimiento Uniformemente Variado

OBJETIVO: Comprobar algunas de las leyes de la cinemática

PROBLEMA¿Qué tipo de función existe en el movimiento uniformemente variado entre las variables posición y tiempo, velocidad y tiempo?

R/ El tipo de función es Lineal, son funciones de dominio real y condominio real, la representación gráfica de dichas funciones es una recta, en un sistema de ejes perpendiculares.

MATERIALES

Cinta Registrador de tiempo

Una polea Un carrito Una cuerda Un juego de pesas

PROCEDIMIENTO

1) Pida al tutor instrucciones para utilizar la cinta registradora y el registrador de tiempo.

2) Corte un pedazo de cinta aproximadamente de 1 ,50 m de largo.3) Conecte el registrador de tiempo a la pila y suelte el carrito para que éste se

deslice libremente por la superficie de la mesa.

4) Tome como medida de tiempo el que transcurre entre 11 puntos es decir 10 intervalos, (se podría tomar otro valor pero éste es el más aconsejable).

1 2,59 2,59

2 2,40 4,993 2,21 4,614 1,98 4,195 1,80 3,786 1,58 3,387 1,43 3,018 1,15 2,589 0,69 1,84

10 0,51 1,211 0,36 0,87

5) Complete la siguiente tablaOrden del

intervalo de1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Velocidad Media 3.80 4,16 4,52 5,05 5,70 6,52 7,40 8,69 14,44 19,60

6) Con base en los datos de la anterior tabla, realicen un grafico V X t Ydetermine que tipo de función es.

7) Con base en los datos de la tabla, calcule la aceleración en cada intervalo, así:

a1 V2 V1

,1

a2 V3 V21

,1

etc.

Y registre los resultados en la siguiente tabla

Orden del intervalo de tiempo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Aceleración 0,3 0,36 0,53 0,65 0,77 0,88 1,7 5,8 5,11 8,17

8) Complete la siguiente tabla tomando toda la distancia recorrida incluyendo la de anteriores intervalos de tiempo.

Para conseguir los siguientes valores utilice la formula de distancia recorrida que es la siguiente: D= ½*a.t2

Donde:D= distancia recorrida a= Aceleraciónt2= Tiempo

TiempoTranscurrido hasta el

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Distancia Recorrida(se incluyen las

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

INFORME

1. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.

En este experimento de cinemática evidenciamos el Movimiento Uniformemente Variado, el cual es aquel cuya rapidez varía (aumenta o disminuye) en una cantidad constante en cada unidad de tiempo, la aceleración representa la variación (aumento o disminución) de la rapidez un cada unidad de tiempo.Se caracteriza porque su trayectoria es una línea recta y el modulo de la velocidad varia proporcionalmente al tiempo. Por consiguiente, la aceleración normal es nula porque la velocidad varía uniformemente con el tiempo.

Esta figura, representa el movimiento de un cuerpo que recorre espacios diferentes en tiempos iguales. Por tanto, unas veces se mueve más rápidamente y posiblemente otras veces va más despacio. En este caso se llama velocidad media (v ) al cociente que resulta de dividir la distancia recorrida (e) entre el tiempo empleado en recorrerla (t):

Por cada uno de los resultados de las diferentes gráficas, podemos deducir que hay un movimiento variable por cada escala de tiempo. Conforme varia el intervalo de tiempo, varía la intensidad de la velocidad, vale decir, que el objeto en estudio se mueva más rápidamente o más lentamente con el transcurrir del tiempo. Segundo, que varíe la dirección de la velocidad, lo cual puede ir o no acompañado de una variación en la intensidad de la velocidad.

2. Grafique en papel milimetrado los resultados de las tablas 6, 7 Y 8.

3. Corresponde a la Función Exponencial debido a la curvatura que sufre esta en cada intervalo de tiempo.

En esta grafica Cada línea corresponde a una discontinuidad, tiene además la propiedad de ser un f rac t a l .

SEGUNDA PARTE.

MATERIALES Dos soportes universales Dos poleas Juego de pesitas Dos cuerdas Un transportador

PROCEDIMIENTOMonte los soportes y las poleas como se indica

1. Tome varias pesitas y asígneles el valor M3Pesas M3

56794

2. Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema.

Masas M1 Masas M2

4 4

El equilibrio del sistema está determinado por los ángulos de las cuerdas con la horizontal y la vertical. Tome tres posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas sobre papel milimetrado.

M3567

3. Repita los pasos 2 y 3 con diferentes valores para M1, M2 y M3

Masas M1 Masas M2 Masas M3

6 5 97 8 4

INFORME1. Esta práctica basada en la temática Equilibrio de Fuerza fuera se llevada

a cabo el 20/10/2012 en la cual llegamos a la siguiente conclusión:

Para que un objeto este en equilibrio es necesario que todas las fuerzas que actúan sobre él en este caso M1, M2 y M3 sean iguales. Si se quiere cambiar de posición la masa M3 a otro lugar de la cuerda, está siempre va a volver al lugar en que se debe ubicar para lograr que el sistema quede en equilibrio, siempre y cuando no se alteren los valores a las masas que se encuentran ubicadas en los extremos del sistema y si alteramos los valores de M1, M2 y M3 Asignándoles valores diferentes el sistema se equilibrara automáticamente pero obtendremos ángulos diferentes.

2. Enuncie y explique las dos condiciones necesarias para que un sistema físico se encuentre en equilibrio mecánico. ¿Por qué, en esta práctica, solo es necesaria una sola de estas condiciones?

R/: Las condiciones necesarias para que un sistema físico se encuentre en equilibrio mecánico son las siguientes:

Primera condición de equilibrio: Que es la suma de las fuerzas aplicadas al cuerpo es cero.

Segunda condición de equilibrio: Es la suma algebraica de los momentos con respecto a un punto de las fuerzas aplicadas es igual a cero.

PRACTICA Nº 3. MOVIMIENTO ARMONICO Y PENDULAR

PRIMERA PARTE.

TITULO: El Péndulo Simple

OBJETIVO: Comprobar la leyes del movimiento pendular y del armónico simple MAS.

MATERIALES Un soporte universal Una cuerda Una pesita o una esfera con argolla Un cronómetro

PROCEDIMIENTO Peso péndulo=34,8grm equivale a la Masa Angulo=15º

1. Varíe la longitud del péndulo gradualmente disminuyendo 10 cm. cada vez y en cada caso halle el periodo de oscilación.

4. Consigne estos datos en la tabla 5. Realice una gráfica en papel milimetrado de T = f (L), o sea del periodo en función de la longitud y determine qué tipo de función es.

7.) realice un breve análisis de la práctica y de sus resultados Con base en la gráfica del periodo frente a la longitud ¿Hay proporcionalidad? La gráfica muestra que es directamente proporcional, es decir, que cuando aumenta la longitud del péndulo, aumenta el tiempo transcurrido para lograr las 10 oscilaciones.

MOVIMIENTO ARMONICO Y PENDULAR.

SEGUNDA PARTE. Título: SISTEMA MASA - RESORTE

OBJETIVO: Verificar la leyes del movimiento armónico simple MAS en sistema masa-resorte TEORIA Cuando se suspende el extremo superior de un resorte de un punto fijo y del extremo inferior se cuelga una masa m, el movimiento del sistema masa-resorte corresponde al movimiento armónico simple (MAS), si se le proporciona la energía adecuada. El periodo de cada oscilación está dada por: T √ Donde m es la masa suspendida de la parte inferior del resorte y k es la constante de elasticidad del resorte. Como se observa, para el sistema masa-resorte el periodo de oscilación en este caso si depende de la masa oscilante m. Despejando k de la expresión del periodo K=

MATERIALES 1. Un soporte universal 2. Un resorte 3. Un juego de pesitas 4. Un cronómetro

PROCEDIMIENTO Para iniciar seleccionaremos 5 pesas de diferentes gramos las cuales registraremos en la tabla, colocándolas en uno de los extremos pondremos a oscilar el resorte 10 veces completas y tomaremos el tiempo, repitiendo con cada una 3 veces para poder sacar un valor promedio.

1. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.

R/: Análisis:

Si el peso colocado al resorte es mayor, este tarda más tiempo en realizar la oscilación.

El impulso dado al momento de iniciar el ejercicio, puede afectar las oscilaciones del péndulo.

2. Analice los factores de los que depende la constante de elasticidad de un resorte. R/: La constante de Elasticidad depende principalmente de la naturaleza molecular del material de los cuales determinan su resistencia a la deformación g el debilitamiento del material al ser alargado.

PRACTICA Nº 4. CONSERVACION DE LA ENERGIA

OBJETIVO: A partir de un experimento sencillo observar que hay diferentes tipos De energía y que se conserva la energía total.

MATERIALES

Nuez para colgar un péndulo. Nuez para instalar un vástago o varilla corta y delgada. Hilo y cuerpo (péndulo). Regla

PROCEDIMIENTO: 1. Realice el montaje mostrado en la figura, que consiste en un péndulo que se encuentra en su recorrido con una varilla o vástago y puede empezar a dar vueltas o tener otro movimiento pendular, lo cual depende de la altura H a la que se suelta el cuerpo.

2 Mida la altura “mínima” H a la que se suelta el cuerpo, para que dicho cuerpo pueda realizar la vuelta completa en un movimiento circular de radio R. Esto repítalo tres veces. Recuerde que si la altura es un poco menor a la que midió el movimiento deja de ser circular.

3. Cambie el valor del radio cinco veces y vuelva a medir dicha altura mínima. Los resultados escríbalos en la siguiente tabla. H 26cm 33cm 42cm 50cm 60cm R 5.6cm 9.3cm 12.3cm 16cm 19.5cm

INFORME:

Cuando la altura es mayor, el cuerpo puedo realizar la vuelta completa en un movimiento circular de radio, caso contrario sucedía cuando la altura era un poco Menor a la medida anterior, se podía observar que el péndulo no completaba la vuelta. Además cada vez que le daba más altura al péndulo el radio también aumentaba.

PRACTICA N°5 DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS

OBJETIVO: Observar que los líquidos tienen diferentes densidades.

MATERIALES Balanza Picnómetro Agua Alcohol Leche

PROCEDIMIENTO: PRIMERA PARTE: DENSIDADES DE LÍQUIDOS

1. Agregue agua al picnómetro hasta que este se encuentre lleno 50ml registre la masa del agua.

2. Realice el mismo procedimiento para 3 tipos de líquidos diferentes. Manteniendo siempre las mismas condiciones experimentales. INFORME

1. Realicé un análisis de la prueba y sus resultados.

Primer paso de la práctica: hallamos la masa del picnómetro, equivalente a 108 gr.

Segundo paso de la práctica: Agregamos al picnómetro 50ml de agua, luego el alcohol y después la leche y registramos su masa: Masa agua= 41.8g Masa alcohol= 38.9g Masa leche= 50.5g

En el proceso de medición se observa que cada uno de estos líquidos tiene una densidad diferente

2. Determine la densidad de los diferentes líquidos.

DENSIDAD DEL AGUA Picnómetro: 108 grs vacío 149.8 grs lleno (50 ml) d= 41.8 grs.

DENSIDAD DE LA LECHE Picnómetro: 108 grs vacío 158.5 grs lleno d= 50.5grs

DENSIDAD DEL ALCOHOL Picnómetro: 108 grs vacío 146.9 grs lleno d= 38.9grs

La densidad de los líquidos en algunos casos es diferente por ejemplo la densidad del agua y el alcohol, el agua tiene mayor densidad que el alcohol y menos que la leche, la densidad de esta última es mayor debido a muchos factores

SEGUNDA PARTE: DENSIDADES DE SÓLIDOS 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 pr poderlo suspender. Agua (densidad) Vaso de precipitados o recipiente.

PROCEDIMIENTO:

1. Agregue agua al vaso de precipitados o al recipiente. Registre el valor de su masa. La cantidad de agua debe ser suficiente para poder sumergir el cuerpo completamente pero sin que llegue a tocar el fondo.

2. Nuevamente coloque el vaso con agua y el cuerpo sumergido completamente, pero sin tocar el fondo encima de la balanza y tome su marcación.

3. Mida la masa del cuerpo.

Repita lo anteriores pasos tres veces.

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.

Masa 1 Valor de la masa del agua= 248.5gr Masa del cuerpo sumergible =34,8 gr Aproximadamente Medición del cuerpo sumergido completamente pero sin tocar fondo: 251,9 gr

Masa 2 Masa del cuerpo sumergible =50 gr Aproximadamente Medición del cuerpo sumergido completamente pero sin tocar fondo: 254,6 gr

Masa 3 Masa del cuerpo sumergible =100 gr Aproximadamente Medición del cuerpo sumergido completamente pero sin tocar fondo: 260 gr

Aplicando el principio de Arquímedes: E=∫fg E=0,45297Kg m/s2 Σf=0 E-P1-(X)-N=0 E=w+P1(X) CONCLUSIÓN El tomar el principio de Arquímedes como método de obtención de la densidad y el volumen de los objetos, nos lleva a basarnos en resultados experimentales. La exactitud está en el líquido desplazado por el sólido que corresponde a su volumen. Pero esta precisión se pierde en la toma de valores, puesto que siempre existe un margen de error. IMÁGENES TOMADAS DURANTE LA PRÁCTICA

PRACTICA 6 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.

PROCEDIMIENTO

1. Ponga a calentar el vaso de precipitados. 2. Mida la masa de la pesita. 3. Introduzca la pesita en el vaso de precipitados, atada al hilo de nylon. 4. Mida la masa del calorímetro. 5. Agregue una cantidad conocida de agua al calorímetro a temperatura ambiente. 6. Mida la temperatura del calorímetro y del agua. 7. De acuerdo con el material del que está hecho el calorímetro, determine el calor específico del calorímetro (Por ejemplo, aluminio). 8. Cuando el agua del vaso de precipitados hierva, determine el valor de la temperatura de ebullición. Mantenga la ebullición. 9. Después de cierto tiempo (un minuto) saque la pesita del vaso de precipitados y sumérjala en el agua del calorímetro, tape herméticamente y agite suavemente con el agitador al interior del calorímetro, hasta que el sistema llegue al equilibrio térmico. 10. Tome la temperatura final al interior del calorímetro. 11. Determine una ecuación para la energía inicial del sistema: calorímetro, agua del calorímetro y pesita (antes de sumergirla). 12. Determine una ecuación para la energía final del sistema (después de agitar). 13. Las dos ecuaciones contienen una incógnita, calor específico de la pesita. 14. Aplicando el principio de la conservación de la energía, las dos ecuaciones se deben igualar. Despeje la incógnita. 15. Determine el calor específico de la pesita.

INFORME

Debe registrar los siguientes datos para la realización del 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) Temperatura final del sistema. Calor específico del agua. Calor específico del calorímetro. Calor que recibe el calorímetro. Calor que recibe el agua del calorímetro. Calor que da la pesita. Calor específico de la pesita.

Determine a qué material (cercano) corresponde el calor específico de la pesita con ayuda de una tabla de calores específicos.

INFORME Se define como calor específico al calor, por unidad de masa, necesario para incrementar la temperatura de un cuerpo un grado centígrado. En el caso de los sólidos y líquidos los datos que se manejan son los de cp, ya que las medidas de cv engendran presiones tan considerables que son prácticamente imposibles de realizar.

Las medidas experimentales de los calores específicos pueden realizarse por varios procedimientos. En esta práctica vamos a utilizar el método de las mezclas. La descripción del proceso que tiene lugar es la siguiente:

Se introduce en un sistema adiabático (calorímetro) una cantidad de agua de masa M a temperatura ambiente. Una vez alcanzado el equilibrio térmico, el calorímetro y el agua estarán a la misma temperatura T0. Si en ese momento, introducimos en el sistema una muestra del sólido a estudiar, de masa m y calor específico c, a una temperatura T1, el sistema constituido por el agua, el calorímetro y la muestra evolucionarán hacia un estado de equilibrio térmico a la temperatura T2.

Esta evolución se realiza a presión constante (P atmosférica) y sin intercambio de calor con el exterior (sistema adiabático), por lo que, Qabsorbido = Qcedido pudiendo plantear las ecuaciones siguientes:

Qabsorbido por el agua = M· c0 · (T2-T0) Qabsorbido por el calorímetro = K· c0 · (T2-T0) Qcedido por la muestra = m· c · (T1-T2)

Siendo: M = masa de agua introducida en el calorímetro.

m = masa de la muestra metálica a estudiar. K = equivalente en agua del calorímetro. c0 = calor específico del agua (1 cal/gºC)

c = calor específico del metal.

T0 = temperatura inicial del sistema agua-calorímetro. T1 = temperatura inicial de la muestra metálica. T2 = temperatura final de equilibrio del sistema agua-calorímetro muestra.

La ecuación global es: (M+K)·c0·(T2-T0) = m·c·(T1-T2)

Y despejando c, podemos calcular el calor específico de la muestra metálica, según la ecuación: (M+K)·c0·(T2-T0) c = (1) m · (T1-T2)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Cálculo del equivalente en agua del calorímetro, K

El calorímetro, en su conjunto, es un sistema adiabático. Por tanto, la cantidad de calor cedida por una cierta cantidad de agua, una vez dentro del sistema, la tomará el calorímetro y la invertirá en elevar su temperatura.

Se define como equivalente en agua del calorímetro, K, a la masa de agua, que para elevar su temperatura un grado centígrado, necesita la misma cantidad de calor que el calorímetro.

Para determinar experimentalmente K, se toma una cantidad de agua de masa m (150 gr) y se calienta en un vaso de precipitados hasta una temperatura Ti, superior a la temperatura ambiente.

Previamente, se determina la temperatura inicial del calorímetro vacío, T0. Una vez determinada ésta, se introduce el agua caliente dentro del calorímetro y se Espera hasta que se alcance la temperatura de equilibrio Tf, agitando, ocasionalmente, con el agitador. En estas condiciones, el calor cedido por el agua lo absorbe el calorímetro, pudiéndose plantear las ecuaciones siguientes:

Qcedido por el agua = m·c0· (Ti-Tf) Qabsorbido por el calorímetro = K·c0· (Tf-T0) M·c0· (Ti-Tf) = K·c0· (Tf-T0) M·(Ti-Tf) K =(2)

Tf-T0

Siendo:

K = equivalente en agua del calorímetro. Práctica 3: Determinación del calor específico de sólidos

Introducción a la Experimentación Física

m= masa de agua introducida en el calorímetro. c0 = calor específico del agua. T0 = temperatura inicial del calorímetro vacío. Ti= temperatura inicial del agua. Tf = temperatura de equilibrio del sistema. Para determinar con mayor exactitud el valor de K es preciso repetir la operación varias veces y tomar como equivalente en agua del calorímetro el valor medio (Km).

Cálculo de calores específicos de sólidos

Esta práctica consiste en el cálculo del calor específico de distintos metales. Para ello, se dispone de cuatro pesas cilíndricas: dos de aluminio, con masas diferentes, una de cobre y otra de plomo.

Las piezas metálicas se introducen todas juntas en un vaso de 1000 mL con agua, de tal forma que el agua las cubra. Se calienta el agua hasta que hierva (temperatura próxima a los 100 ºC) y se espera un cierto tiempo para tener la seguridad de que toda la masa metálica se encuentra a la misma temperatura, T1=100 ºC.

Previamente, se introduce dentro del calorímetro una cierta cantidad de agua, de masa conocida (M=150 gr) y se mide la temperatura del sistema (T0). Cuando las pesas metálicas alcancen la temperatura adecuada, se saca una de ellas y se introduce en el calorímetro, mientras las demás permanecen sumergidas en el agua hirviendo. Se espera hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio (T2) y se calcula el calor específico del metal, haciendo uso de la ecuación (1). Repetir este procedimiento con las pesas restantes