Reporte de Termo Equivalencia Calor Trabajo

8/10/2019 Reporte de Termo Equivalencia Calor Trabajo

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA

DE MEXICO.

Facultad de Qumica

Laboratorio Termodinmica

Equivalencia calor-trabajo

Integrantes:

-Ramos Morales Francisco Zaid


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Objetivo:Encontrar la relacin directa entre el trabajo elctrico y el calor generado por el trabajo.

Hipotesis: Al hacer pasar corriente electrica por una resistencia esta realizara un trabajo

que generara calor.

Introduccion: El concepto de equivalente mecnico del calor hace referencia a que

elmovimiento y elcalor son mutuamente intercambiables, y que en todos los casos, una

determinada cantidad detrabajo podra generar la misma cantidad de calor siempre que el

trabajo hecho se convirtiese totalmente en energa calorfica. El equivalente mecnico del

calor fue un concepto que tuvo un papel importante en el desarrollo y aceptacin del principio

de laconservacin de la energa y en el establecimiento de la ciencia de latermodinmica en

el siglo XIX.

1.Dentro de las formas de manifestacin de la energa se encuentran la energa trmica y

la energa mecnica, definelas y da sus unidades.Energa trmica:Anivel microscpico y en el marco de laTeora cintica,es el total de

laenerga cintica media presente como el resultado de los movimientos aleatorios

detomos ymolculasagitacin trmica,que desaparecen en elcero absoluto.Se mide en

Joules.

Energia mecnica: Se puede definir como la forma de energa que se puede transformar en

trabajo mecnico de modo directo mediante un dispositivo mecnico

2. Existe alguna relacin entre la conservacin de la energa y el equivalente mecnico

del calor?

Si, dado que el parte del trabajo mecanico es convertido a calor, se conserva la energa.

3. Qu es un calormetro a presin constante, volumen constante y temperatura

constante? Para qu se usan?

Para determinar la cantidad de calor que se puede obtener de los compuestos

hacindolos reaccionar

4. Qu es la constante de un calormetro? Para qu se usa? Cmo se determina?

Es la cantidad de calor que absorbe el calormetro por si solo, se usa para realizar clculos

mas exactos y se determina ocupando datos ya conocidos que sustituimos en las

ecuaciones.

5. Qu es el equivalente mecnico del calor?

la cantidad de trabajo necesario para producir una cantidad de energa.
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_microsc%C3%B3picohttp://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culashttp://es.wikipedia.org/wiki/Agitaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cero_absolutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cero_absolutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Agitaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culashttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_microsc%C3%B3picohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)


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Metodologa experimental:

Resultados:

Determinacin de la capacidad trmica del calormetro.

MHO f= 200g MHO c= 100g C HO=1 cal/ g C.

Equivalencia calor-trabajo

Metal

Elegimos el sistema de

estudio (metal

desconocido).

Tomamos mediciones

(temperatura)

Inicial y final

Agua

Obteniendo

Teq CMetalH2O

Calor especfic


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THO f= 20.4C T HO eq= 38.2 C T HO c = 80 C

Determinacin del equivalente calor-trabajo

Nexp Tiempo (s) Ti (C) Tf (C) t (C) Welec(J) Qabs(cal) J=welec/Qabs(J/cal)

1 10 21.2 26.8 5.6 5547.94 2079.55 2.70

2 20 20.4 30.0 9.6 11095.89 3564.94 3.11

3 30 20.4 33.6 13.2 16643.84 4901.79 3.39

4 40 20.4 37.4 17 22191.79 5784.94 3.83

5 50 20.2 41.5 21.3 27739.73 7150.71 3.87

Clculos:

Calculo de K (capacidad trmica del calormetro)

K= ()

()

K= 71.3483 cal/C K0

(Equivalencia calor- trabajo)

t = tfti= 26.8-21.2=5.6C

Welec=ItV

I=v/R=127v/29.1=4.3664(C/s)

V= (29.1)(4.3664C/s) =127.06(J/C)

Welec= (4.3664(C/s) (10s)(127.06(J/C)=5,547.94J

Qabs= MHO C HOt+Kt

Qabs= (300g) (1 cal/ g C.)(5.6C)+ (71.3483cal/C) (5.6C) =2.079.55cal

J=w elec/Qabs

J=5,547.94J/2,079.55Cal=2.70(J/Cal)

Jprom=3.38 (J/cal)


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% de error=4.459-3.38/4.459x100=24.19%

Anlisis de resultados:

El xito de esta prctica consista en:

-Volumen determinado de 200 mL a temperatura

ambiente y 100 mL a de 80C

-sistema cerrado con paredes adiabticas para

alcanzar la temperatura de equilibrio en este caso

se utilizo el calormetro dewar por lo tanto su pared

interior es diatrmica.

Los problemas que surgieron en nuestro experimento fueron:

-Al medir el volumen no era siempre exacto.

-Al no pasar el agua calientes rpidamente al agua a temperatura ambiente para homogenizar y as obtener

la temperatura de equilibrio.

y = 4.4597x - 4300.8R = 0.9937

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Welec(J)

Qabs(cal)

Qabs (cal) vs welec(J)


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- en este caso al pasar el agua de la probeta al calormetro se derramo un poco.

-al medir la resistencia en 2 ocasiones no

funcionaba correctamente.

- al calentar el agua con respecto al tiempo no

eran los segundos exactos siempre nos

pasbamos un poco.

- y a la hora de homogenizar tal vez no

esperbamos el tiempo correcto para alcanzar

la temperatura en equilibrio.

Clasificacin de hiptesis.

Al realizar trabajo electrico en la resistencia, se observo un incremento en la temperatura del agua

lo cual nos indica que existe transferencia de la resistencia, por lo cual nuestra hipotessis resulto

cierta.

Aplicaciones:

Industria. Se podra aplicar a procesos industriales en los cuales sea difcil calcular calores o

temperaturas, a lo cual se podra ocupar el principio de equivalente calor del trabajo.

Podra ser que se requiera calentar algn material y que por cuestin de costos o viabilidad seamejor hacerlo mediante una resistencia o mediante motores que hagan trabajo mecanico.

Investigacin. Al calentar alguna solucin puede ser necesario regular la temperatura de forma

especial, a lo cual es mas viable hacerlo controlando el trabajo elctrico.

Vida cotidiana. Al calentar agua con una resistencia, se ocupa el mismo principio de equivalente

calor trabajo.

En una cafetera que ocupa ese mismo principio para mantener caliente el caf.

Reflexionar y responder

1. Si el trabajo realizado es de un joule y ste se emplea exclusivamente en calentar, cul es

el valor equivalente en caloras?

4.11 cal


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2. En un calormetro como el usado por Joule que contiene dos litros de agua ( = 1g mL-1) se ejan

caer diez veces dos pesas de mil gramos cada una, las cuales descienden quince metros.

Cul es la variacin de temperatura del agua en C?

0.08C

3. En un recipiente de 250 g de aluminio (cAl = 0.212 cal g-1C-1) se colocan 500 mL de agua a 18

C y con una resistencia que opera a 400 W se calienta el agua hasta una temperatura de 30 C.

Cunto tiempo (min) tarda la resistencia en calentar el agua (cagua= 1 cal g-1 C-1)?

5.7 min

4. Qu es potencia elctrica y qu unidades tiene?

es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; se mide en watts

5. A partir de la ley de Ohm, la intensidad de corriente y la potencia, encontrar una relacin entrela potencia, la resistencia y el voltaje.

6. Cmo se miden la resistencia y el voltaje?

La resistencia se mide en Ohms y el voltaje en volts

Conclusin personal

Ramos Morales Francisco Zaid.

En la presente practica se establecen los conceptos de equivalencia calor-trabajo fue una practica

de suma importancia e inters. Ya que se abarcan los conceptos de trabajo elctrico y su

eficiencia al momento de convertirse en calor. Encontramos la relacin fsica entre estas

resultantes.

Observamos que experimentalmente, no todo el trabajo elctrico sobre el sistema se traduce en

calor y viceversa, ampliamos el conocimiento propio acerca de estas propiedades y tomamos

conciencia de su importancia y de sus aplicaciones al mundo de la qumica.


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Bibliografa

-www.labiografia.com/ver_biografia. 17/10/2014 5; 45 pm

-www.textoscientificos.com/fisica/calormetro 17/10/2014 6; 04

-www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/.../joule.htm 17/10/2014 7; 00

-Apuntes de la prctica

-Manual de seguridad para el laboratorio

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