EQUILIBRIO TERMICO CALIBRACION DE UN TERMOMETRO LABORATORIO DE FISICA II
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INTEGRANTES NOMBRE CODIGO Cristian Ortega 101311398 Mohamed Hatem 131326055 Ángel Álvarez González 91310787
GRUPO: D1D
DOCENTE: LUIS CARLOS SIMANCAS CASTELLAR
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA BARRANQUILLA 2013-08-29
TABLA DE CONTENIDO 1. Introducción 2. Marco teórico 3. Objetivos 4. Descripción de la experiencia 5. Materiales 6. Tabla de resultados 7. Respuesta a cuestionario 8. Bibliografía
1. INTRODUCCION Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas entre si, pero son conceptos diferentes. El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo. Por ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total. Calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía. Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más ala que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura. La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía
2. MARCO TEORICO •
Termodinámica: ofrece un aparato formal aplicable únicamente a estados de equilibrio, definidos como aquel estado hacia « el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas» Tales
estados terminales de equilibrio son, por definición, independientes del tiempo, y todo el aparato formal de la termodinámica -todas las leyes y variables termodinámicas-, se definen de tal modo que podría decirse que un sistema está en equilibrio si sus propiedades pueden ser descritas consistentemente empleando la teoría termodinámica. •
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Temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Calor: está definido como la forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. Equilibrio Térmico: puede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio térmico. Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio térmico se dice que el sistema mismo está en equilibrio térmico o que es térmicamente homogéneo. Sistemas aislados: es aquel que no puede intercambiar ni energía ni materia (masa) con su entorno. este así como lo dice su nombre es aislado, por lo que no interactúa con el medio ambiente y no cambia de su energía. Cambio de fase: son los estados de la materia que pueden existir en equilibrio y en contacto térmicos simultáneamente. Los cambios de fase
ocurren cuando algunas de las variables utilizadas en la descripción macroscópica, cambian bajo ciertas condiciones de equilibrio; ya sea por agentes externos o internos.
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Temperatura de fusión: la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido - líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. temperatura de ebullición: es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra.1 Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso. Calor Latente: es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura. Calor Sensible: es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico.
3. OBJETIVOS •
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Observar el fenómeno del equilibrio térmico entre dos sistemas. Representar gráficamente la relación existente entre la temperatura (T) y el tiempo (t). Deducir el comportamiento de las curvas de temperatura.
4. DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA Siguiendo las indicaciones de nuestro docente procedimos a montar el soporte que nos ayudara a realizar la experiencia, luego insertamos el vaso de soporte de precipitados (250ml) en el vaso de soporte de precipitados (400ml), dentro del vaso de 250ml agregamos 160ml de agua, y dentro del vaso de 400ml vertimos 160ml agua hirviendo; en intervalos de 30segundos durante 5m tomamos la temperatura de ambos vasos al tiempo y depositamos los resultados en la tabla.
5. EQUIPOS Y MATERIALES: • • • • • • • • • • • • •
Varilla soporte, 250 mm Varilla soporte, 600 mm Nuez doble Soporte para tubos de vidrio Aro con nuez Rejilla con porcelana Vaso de precipitados, 250 ml Vaso de precipitados, 400 Ml Matraz Erlenmeyer, 100 ml Termómetros Cronómetros Mechero de gas natural Fósforos
6. TABLA DE RESULTADOS
Tiempo(min) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 10.0
T1(oC) 33 43 49 54 57 58 59 59 59 59 59
T2(oC) 87 77 72 68 65 63 60 60 59 57 57
7. RESPUESTAS DEL CUESTIONARIO
1. Traza un diagrama de las dos temperaturas del agua en función del tiempo y construye una curva para T 1 y T2. R/=
2. Enuncie la ley cero de la Termodinámica. R/=El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley es de gran importancia porque permitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia. La aplicación de la ley cero constituye un método para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo una propiedad del mismo que varíe con la temperatura con suficiente rapidez y que sea de fácil medición, llamada propiedad termométrica. En el termómetro de vidrio esta propiedad es la altura alcanzada por el mercurio en el capilar de vidrio debido a la expansión térmica que sufre el mercurio por efecto de la temperatura. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura. 3.a) Explique qué ocurre cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en contacto R/= Cuando varios cuerpos que poseen diferente temperatura se ponen en contacto se produce una transferencia de calor, para así l ograr un equilibrio térmico entre ellos. 3.b) ¿Qué condiciones se necesitan para que se produzca transferencia de calor entre dos sistemas (cuerpos)? R/= La principal es que exista una diferencia de temperatura, después ambos cuerpos deben estar en un determinado tipo de contacto o medio de propagación de calor, estos es, que caigan dentro de los diferentes tipos o medios de transferencia de calor. 4. Explique qué ocurre con el sistema experimentado una vez se alcanza el equilibrio
R/= Cuando ambos cuerpos alcanza el punto de equilibrio eso quiere decir que ambos cuerpos poseen la misma temperatura.
RESPONDA EL SIGUIENTE CUESTIONARIO 1. Explique porque es incorrecto decir que la materia contiene calor R/= Porque el calor no es algo que un cuerpo pueda contener, el mal llamado "calor" en realidad es ENERGÍA SINÉTICA MOLECULAR es decir que si las moléculas se mueven más rápido el cuerpo adquiere mayor temperatura, por el contrario, si la energía de las moléculas disminuye el cuerpo pierde temperatura. 2. Explique porque los lagos y estanques se congelan de arriba hacia abajo. R/= Las zonas donde se congelan los lagos y lagunas, es en l a superficie, porque es la zona en donde se pierde más calor rápidamente, porque es la que está en contacto con el aire frío atmosférico en forma directa! También hay otra cuestión, el agua al congelarse tiende a expandirse, con lo cual la densidad del hielo es menor que la misma masa de agua líquida, por lo cual flota en agua líquida.... el hielo actúa como una capa aislante sobre la superficie e impide que el aire súper frio de la atmosfera siga congelando el resto del agua líquida de las profundidades. 3. ¿Que se quiere decir cuando se afirma que un termómetro mide su propia temperatura? Explica tu respuesta R/= Es cierto, porque piensa lo siguiente, al introducir el termómetro, no se mide inmediatamente la temperatura, sino hasta que el bulbo ha tomado la misma temperatura que la masa a medir. 4. Explica el siguiente caso. Si dejas caer una piedra caliente en un cubo de agua, la temperatura de la piedra y la del agua cambiaran hasta ser ambas iguales. La piedra se enfría y el agua se calienta. ¿Es valido el mismo principio si dejas caer la piedra en un lago grande? R/= Es cierto, la diferencia en un lago, es que la cantidad de agua es tanta que no se percibe su incremento de temperatura. LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA. 5. ¿Que determina la dirección del flujo de calor entre dos cuerpos? Explica tu respuesta R/= El flujo calor va desde el cuerpo más caliente hacia el menos caliente, esto ocurre gracias a la 2ª ley de la termodinámica. 8. REFENCIAS BIBLIOGRAFICAS ing. Martínez Iglesias Eduardo,……… MANUAL DE LABORATORIO DE Ing. Villamil Agamez Harold. FISICA II. Universidad Autónoma del Caribe. www.wikipedia.com..............................
http://es.answers.yahoo.com/question http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura http://es.wikipedia.org/wiki/Calor http://quimica.wikia.com/wiki/Sistema_aislado http://fisica.usac.edu.gt/public/tesis_lic/waleska_a/node17.html http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente
