UNIVERSIDAD DE ORIENTE (UNIVO) Facultad de:
Ingeniería y Arquitectura Asignatura:
Física II N° y nombre del Laboratorio:
Laboratorio N° 3 Equilibrio térmico Grupo de clase:
Grupo A Día y hora del laboratorio:
Lunes 1:40-3:20 pm. Docente:
MAE. Lic. Ana Lozano de Campos. Integrantes:
Chavarría Segovia, Edwin Geovanny Franco López, Nelson Edgardo Jiménez Álvarez, Jackeline Elizabeth Rivera Gómez, Claudia Cecibel Rosa Amaya, José Luis Fecha:
Lunes 01 de Abril del 2013
INDICE
Materiales y equipo utilizado ............................................................ 5 Montaje experimental ....................................................................... 7 Procedimiento ................................................................................... 8 Resultado y análisis ....................................................................... ...9 Cuestionario ........................................................................ ..............9 Recomendaciones .......................................................................... .12
Introducción
En el presente trabajo se pretende determinar experimentalmente las temperaturas de dos cuerpos que se ponen en contacto térmico y determinar experimentalmente el equilibrio térmico de las mismas. La temperatura es una medida de la energía cinética media, de las moléculas y átomos que constituyen un sistema, mas especifico podemos referirnos a la temperatura como:
La
temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. El equilibrio térmico es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor, y el sistema formados por esos cuerpos llega a su equilibrio térmico. Un cuerpo caliente tiende a aumentar la temperatura de los cuerpos que lo rodean, mientras que un cuerpo frío provoca una disminución de temperatura a su alrededor. En términos más rigurosos podemos afirmar que, cuando dos sustancias a diferentes temperaturas se encuentran próximas, se produce entre ellas un intercambio de energía que tiende a crear el equilibrio térmico, que se produce cuando ambas temperaturas se igualan. Teniendo en cuenta lo anterior, el laboratorio trato de observar el tiempo en que tardan dos cuerpos (en este caso líquidos) de temperaturas diferentes, a estar en equilibrio térmico, el experimento se realizó con agua fría y con agua caliente a una temperatura establecida, los datos fueron tomados mediante tiempo de 0.5 min a 10 min esto para observar el tiempo que tarda en alcanzar el equilibrio térmico, además la gráfica de los datos para mostrar el punto en experimento.
Objetivos
1. Medir las temperaturas de dos cuerpos que se ponen en contacto térmico.
2. Determinar experimentalmente el equilibrio térmico.
Materiales y equipo utilizado Pie estativo
Nuez doble
Varilla de soporte de 60 cm y 25 cm
Soportes para tubos de vidrio
Beaker de 250 ml, 400 ml
Probeta
Erlenmeyer, 125 ml
Cronometro
Cocina eléctrica
Termómetros
Rejilla con porcelana
Montaje experimental experimental
Con los materiales ante mencionado se procedió a armar el equipo, primero se colocó el pie estativo en la mesa como base para colocar colocar la varilla de soporte de 60 cm, en la varilla de soporte, se colocó la nuez doble que tendría la varilla de soporte 25 cm, en esta varilla se colocó el soporte para tubos de vidrios en los cuales se colocaron los dos termómetros de alcohol, estos separados uno del otro, debajo de ellos se colocó el beaker de 400 ml vacío, que contendría el agua caliente, caliente, dentro del beaker se colocó el Erlenmeyer con agua fría. Con esto en si el equipo ya está armado, se procede a realizar el procedimiento proc edimiento señalado, en la cocina eléctrica colocada la rejilla rejilla de porcelana, se s e calentó el agua en el beaker de 200 ml, a una temperatura de 90 °C, y se vierte en el beaker de 400 ml. Con el cronometro se iba marcando el tiempo en que alcanzaba el equilibrio térmico. Este equipo en este experimento es de gran ayuda ya que así es más sencillo observar el tiempo tiempo en que los cuerpos tardar en llegar al equilibrio térmico además de las temperaturas que los mismos tienen durante el intercambio, sin un equipo así sería un poco más complicado observar dicho suceso.
Procedimiento El procedimiento se realizó en base a las indicaciones que el docente impartió, las cuales
estarían dadas para calcular el equilibrio térmico. ¿Qué se hizo?
Se calentó el agua a una temperatura de 90°C y se vertió dentro del beaker que contenía el Erlenmeyer con agua fría, luego de eso se tomaron las temperaturas de los dos termómetros con respecto al tiempo, lo termómetros, uno estaba dentro del beaker con agua caliente, el otro dentro del Erlenmeyer con agua fría, mediante transcurría el tiempo se tomó la temperatura que indicaban y se anotaron en la Tabla N° 1 ¿Cómo se hizo?
Con la cocina eléctrica con la rejilla de porcelana en la cual se colocó el beaker de 200 ml con 160 ml de agua fría, la cual se calentó a una temperatura de 90°C y la temperatura se midió con el termómetro de mercurio, cuando estaba a esa temperatura se vertió dentro del beaker de 400 ml el cual contenía el Erlenmeyer de 250 ml. Con 100 ml de agua. Al momento de verter el agua se pone en marcha el cronometro para obtener la temperatura durante el intervalo de tiempo de 30 segundos durante 5 minutos, luego hasta llegar a diez minutos y encontrar el ultimo valor de las temperaturas , dichos resultados se encuentran en la Tabla N° 1 . ¿Para qué se hizo?
Todo este procedimiento se hizo para ver cuánto tardan los cuerpos en alcanzar el equilibrio térmico, ante un cuerpo de temperatura de 90 °C y otra a temperatura ambiente 25°C aprox.
Resultado y análisis Tabla 1. Observaciones y resultados de las medidas t(min)
T 1(°C) 73 69 66 64 63 61 60 59 59 58 56
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 10.0
T2(°C) 49 54 57 59 60 61 61 61 61 61 56
Cuestionario 1. Realice el grafico de las dos temperaturas temperaturas del agua en función del tiempo 80
70
60
) 50 C ° ( a r u t 40 a r e p m e 30 T
T1 T2
20
10
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 10
11
t(min)
2. Describa las curvas de las dos temperaturas
Son dos temperaturas T1(Agua caliente a 90°C en el beaker de 400 ml.) y T2(Agua fría a temperatura ambiente de 25°C en el Erlenmeyer), estas dos temperaturas cuando están en contacto térmico empiezan a intercambiar energía gracias a la diferencia de temperatura, es decir que intercambian calor, mediante hizo se muestra en la gráfica el punto en que se unen o intersectan, ese punto pun to es el equilibrio térmico. Como se observa las grafica son inversas una de la otra, aunque después del minuto 3 está el punto en que se intersectan hay otro el minuto 10 que es cuando está en equilibrio térmico completo completo 3. ¿Cómo son las temperaturas del agua después de un tiempo muy largo, por ejemplo 10 min?
Son iguales si se observa en la tabla las dos temperaturas tanto del agua caliente como la fría tienen 56 °C, esto quiere decir que se volvió a llegar a un equilibrio térmico y que al trascurrir el tiempo las dos temperaturas irán disminuyendo hasta tomar la temperatura ambiente. 4. Cuanto tardaron en igualarse las temperaturas
Tardo transcurrir 3.0 min para que los dos cuerpos igualaran temperatura, pero, al pasar de 3 minutos, las dos eran totalmente diferente la caliente disminuía más y sin embargo la fría aumentaba mas pero al tiempo de 10 minutos se volvieron a igualar. 5. Si las curvas de enfriamiento y la de calentamiento tienen la misma pendiente (una creciente y la otra decreciente) ¿Qué puede deducir?
Que la temperatura de los dos cuerpos cuando tienen temperaturas distintas, son inversamente proporcional a entre, porque cuando T1 disminuye la T2 aumenta.
Conclusiones
Se concluye que el equilibrio térmico se da entre dos o más cuerpos en contacto térmico, en donde la temperatura es una parte esencial para que este fenómeno de equilibrio térmico entre cuerpos ocurrir. Se pudo determinar el equilibrio térmico respecto al tiempo, esto es un valor relativo ya que el tiempo que tarde dos cuerpos en alcanzar el equilibrio térmico depende de la masa de los cuerpos, ya que si en otro caso la masa de agua hubiese sido mayor el tiempo que tardaría en alcanzar el equilibrio térmico no hubiese sido 3 minutos si no que más.
Recomendaciones
Realizar el montaje del equipo correctamente para que no resulten errores durante el experimento.
Medir constantemente la temperatura del agua cuando se está calentando para que no se pase de la temperatura deseada
Asegurarse que los termómetros no estén en contacto con el vidrio que no mida la temperatura del vidrio.
Tener cuidado a la hora de verter el agua caliente en la probeta ya que el espacio es reducido y el contenedor está muy caliente se recomienda usar un pañuelo.
