UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
PRÁCTICA 3: Temperatura
Prian Zama María !" Mar
#
Contenido Pr$%&i%a '( T!m)!ra&*ra++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++, O-.!&i/01(+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++, In&r0*%%i2n+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++, T!m)!ra&*ra++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ , 3i)2&!1i1++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++, Ma&!ria"4 E5*i)0 6 r!a%&i/01+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++, Pr0%!imi!n&0 !7)!rim!n&a"++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++8 C0ni%i0n!1 am-i!n&a"!1+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++8 Dia9rama ! :"*.0(++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++8 R!1*"&a01+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++; C$"%*"01+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++< Di1%*1i2n 6 An$"i1i1 ! r!1*"&a01+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++## C0n%"*1i0n!1+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++## Bi-"i09ra:ía++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++##
'
Práctica 2: Temperatura Objetivos: #+ C0m)r!n!r !" %0n%!)&0 ! &!m)!ra&*ra !1&a-"!%i!n0 !" !5*i"i-ri0 &=rmi%0 !n&r! 01 0 m$1 1i1&!ma1+ '+ Pr0)0n!r *na !1%a"a !m)íri%a ! &!m)!ra&*ra 6 r!"a%i0nar"a %0n 0&ra1 !1%a"a1 %0n0%ia14 %0m0 "a1 !1%a"a1 C!"1i*1 0 !1%a"a Fa>r!n>!i&+ ,+ C0m)r!n!r !" %0n%!)&0 ! &!m)!ra&*ra a &ra/=1 ! "a !7)!rim!n&a%i2n 6 "a %r!a%i2n ! *na n*!/a !1%a"a ! m!i%i2n ! &!m)!ra&*ra+ Introducción La &!m)!ra&*ra !1 *na ma9ni&* !1%a"ar r!"a%i0naa %0n "a !n!r9ía in&!rna ! *n 1i1&!ma &!rm0in$mi%04 !1&$ r!"a%i0naa ir!%&am!n&! %0n "a )ar&! ! "a !n!r9ía in&!rna %0n0%ia %0m0 ?!n!r9ía %in=&i%a@4 5*! !1 "a !n!r9ía a10%iaa a "01 m0/imi!n&01 ! "a1 )ar&í%*"a1 !" 1i1&!ma4 1!a !n *n 1!n&i0 &ra1"a%i0na"4 r0&a%i0na"4 0 !n :0rma ! /i-ra%i0n!1+ La &!m)!ra&*ra !1&$ !:inia )0r !" )rin%i)i0 %!r0 ! "a &!rm0in$mi%a( 5*! !1&a-"!%! 5*! 1i 01 1i1&!ma1 A 6 B !1&$n !n !5*i"i-ri0 &=rmi%04 %0n *n &!r%!r 1i1&!ma C4 !n&0n%!1 "01 1i1&!ma1 A 6 B !1&ar$n !n !5*i"i-ri0 &=rmi%0 !n&r! 1í+# E1&! !1 *n >!%>0 !m)íri%0 m$1 5*! *n r!1*"&a0 &!2ri%0+ a 5*! &an&0 "01 1i1&!ma1 A4 B4 6 C !1&$n &001 !n !5*i"i-ri0 &=rmi%04 !1 ra0na-"! !%ir 5*! %0m)ar&!n *n /a"0r %0mn ! a"9*na )r0)i!a :í1i%a4 a !1&a )r0)i!a 1! "! ""ama &!m)!ra&*ra+ La1 !1%a"a1 ! m!i%i2n ! "a &!m)!ra&*ra 1! i/i!n :*nam!n&a"m!n&! !n 01 &i)014 "a1 r!"a&i/a1 6 "a1 a-10"*&a1+ L01 /a"0r!1 5*! )*!! a0)&ar "a &!m)!ra&*ra !n %*a"5*i!r !1%a"a ! m!i%i2n4 n0 &i!n!n *n ni/!" m$7im04 1in0 *n ni/!" mínim0( !" %!r0 a-10"*&0+ Mi!n&ra1 5*! "a1 !1%a"a1 a-10"*&a1 1! -a1an !n !" %!r0 a-10"*&04 "a1 r!"a&i/a1 &0man *na -a1! ar-i&raria+
Temperatura Hipótesis Si "a !1%a"a Material, Euipo ! reactivos # )r0-!&a ! #mL ' &!rm2m!&r01 ! m!r%*ri0 GH#C a #;CJ # /a10 ! )r!%i)i&a01 ! <mL # /a10 ! )r!%i)i&a01 ! '; mL # :ra1%0 ! D!Kar ! ,mL •
•
•
•
•
•
•
•
•
• • •
# m!%>!r0 B*n1!n 0 *na r!1i1&!n%ia !"=%&ri%a # &ri)i! # &!"a ! a"am-r! %0n a1-!1&0 A9*a 3i!"0 Cin&a a>!1i/a # r!9"a ! , %m ,
•
Procedimiento e"perimental
Condiciones ambientales
Ini%i0( "a &!m)!ra&*ra am-i!n&! !ra !( ''+C T=rmin0( "a &!m)!ra&*ra am-i!n&! !ra !( #+ C*-rir %0n %in&a a>!1i/a "a !1%a"a ! *n0 ! "01 &!rm2m!&r014 )!rmi&i!n0 5*! 1! /!a "a %0"*mna ! m!r%*ri0+ E1&! &!rm2m!&r0 1! 9ra*ar$ !n E+ '+ C0"0%ar >i!"0 !n *n /a10 ! )r!%i)i&a01 ! ';mL ! in&r0*%ir "01 01 &!rm2m!&r01 6 !1)!rar a 5*! 1! a"%an%! !" !5*i"i-ri0 &=rmi%0+ ,+ R!9i1&rar "a &!m)!ra&*ra "!ía !n !" &!rm2m!&r0 !n C+ 8+ Mar%ar 10-r! "a %in&a a>!1i/a !" 0&r0 &!rm2m!&r0 !" ni/!" 5*! a"%an%! "a %0"*mna ! m!r%*ri0+ ;+ En *n /a10 ! )r!%i)i&a01 %0"0%ar a)r07imaam!n&! ;mL ! a9*a 6 %a"!n&ar"a >a1&a 5*! a"%an%! 1* )*n&0 ! !-*""i%i2n+ In&r0*%ir "01 01 &!rm2m!&r01 !n !" /a10 6 r!9i1&rar "a1 "!%&*ra1 !n am-01 &!rm2m!&r01+ G!1&a1 "!%&*ra1 ! &!m)!ra&*ra %0rr!1)0n!n a" )*n&0 :i.0 1*)!ri0rJ <+ Pr!)arar i:!r!n&!1 m!%"a1 ! a9*a :ría 6 a9*a %a"i!n&!4 6 %0"0%ar"a1 !n !" :ra1%0 D!Kar+ + In&r0*%ir am-01 &!rm2m!&r01 !n %aa *na ! "a1 m!%"a1+ R!9i1&rar "a1 "!%&*ra1 ! &!m)!ra&*ra !n %aa *na ! "a1 m!%"a1+ + Una /! %0n%"*ia1 "a1 !&!rmina%i0n!1 r!&irar %0n %*ia0 "a %in&a a>!1i/a !" &!rm2m!&r0 6 %0"0%ar"a -i!n !7&!nia !n *na >0.a )ara a1i9nar /a"0r!1 a "01 )*n&01 :i.01 6 >a%!r "a i/i1i2n !" in&!r/a"0 )ara !n%0n&rar !" /a"0r ! %aa 9ra0 !n "a !1%a"a E 6 ! !1&a :0rma !&!rminar "01 /a"0r!1 ! &!m)!ra&*ra r!9i1&ra01 !n "a %in&a a>!1i/a )ara "a !1%a"a E+ #ia$rama de %lujo:
&esultados Tabla 1: Registro de temperaturas
C0ni%i0n!1( T!m)!ra&*ra a9*a ! "a ""a/!( T!m)!ra&*ra !" a9*a %a"i!n&!( T!m)!ra&*ra am-i!n&!( Me'cla Hielo )$ua .irviendo M/ M2 M0 M1
()$ua %r*a
)$ua (Caliente
Temperatura +C-
Cálculos Incertidumbre: Masa del cono
´= m
∑ x = 303.9 =10.13 g i
n
30
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
+"-
( 10.13− x i )2 0.29 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i= 1
4#
30
Ua =
a+"-344 +/5r 666666+/7-
4'
√ 30
Urr Gr!10"*%i2n !" in1&r*m!n&0J Ub=
b+"-34+/8-
c+"-344 +/9-
0.1
Ur 2
=
4#
0,1
4;
2
Uc = √ ( 0,02 ) +( 0,05) 2
2
X = x ± Uc
4; x´ =10.1 ± 0,5 g
Incertidumbre: Altura del cono
´= m
∑ x =7.6 cm i
n
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
+"-
( 7.6 − xi )2 0.004 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i =1 30
−4
a+"-344 +/5-
Ua =
0.10,3 × 10
√ 30
−4
0,3 × 10
−5
2,4 × 10
r 666666+/7b+"-34+/8-
c+"-344 +/9-
Urr Gr!10"*%i2n !" in1&r*m!n&0J Ub =
Ur
=
2
Uc = √ ( 2,4 × 10
−5
4#
0,01
−3
5 × 10
2
2
−3
5 × 10
) +(5 × 10 ) −3
2
X = x ± Uc
−3
x´ =7,6 ± 5 × 10 cm
Incertidumbre: área de la base del cono
Di$m!&r0 8+' ,+' ,+8 8+# 8 ,+
∑ x =1.98 cm ´= m i
n
A = π r
2
Rai0 '+# #+< #+ '+; '+ #+;
Fr!%*!n%ia # # ' ' ; '
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
+"-
(1,98− x i )2 0.03 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i =1
0,03
30
a+"-344 +/5r 666666+/7b+"-34+/8-
c+"-344 +/9-
Ua =
0,03
√ 30
Urr Gr!10"*%i2n !" in1&r*m!n&0J Ub =
Ur 2
Uc= √ ( 5,47 × 10
=
−3
4#
0,01
−3
5 × 10
2
2
) +( 5 × 10 )
X = x ± Uc
−3
5,47 × 10
−3
2
−3
7.41 × 10
x´ =1,98 ± 0.007 cm
Incertidumbre: Volumen del cono Tipo de incertidumbr e
Cálculo 2
V =
;
c+"-344 +/9-
Uc ( x ) =
√
n
∑ ( = i 1
πr h 3
=
&esultado
(12.31 )( 7.61 )
√( )
)
2
31,23 cm ³
3
∂ f 2 Uc ( x i )= ∂x
7.61
2
3
∗.092 +
(
12,31 3
X = x ± Uc
0,23
x´ =31.23 ± 0.23 cm
Incertidumbre: Densidad del cono Tipo de incertidumbr e
Cálculo
&esultado
ρ
m ( 10.13 ) ρ = = v 31,23
0,32 g / cm ³
Uc ( x ) = c+"-344 +/9-
√
n
∑ ( = i 1
)
2
√( )
∂ f 2 Uc ( x i )= ∂x
X = x ± Uc
1
31,23
2
∗.05 2+
(
−1 31
0,003
x´ =0.32 ± 0.003 g / cm ³
Incertidumbre: Masa del balín
´= m
∑ x = 2004 = 66.8 g i
n
30
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
+"-
(66.8 − xi )2 6,67 = U ( x ) =∑ 30 −1 29 i=1
4',
30
Ua =
a+"-344 +/5-
0.23
48
√ 30
Urr Gr!10"*%i2n !" in1&r*m!n&0J
r 666666+/7-
Ub=
b+"-34+/8-
Ur 2
=
4#
0,1
4;
2
Uc= √ ( 0,04 ) +( 0,05 ) 2
c+"-344 +/9-
4<
2
X = x ± Uc
x´ =66,8 ± 0,6 g
Incertidumbre: radio del balín
Di$m!&r0
∑ x =1,27 cm ´= m i
Rai0 #+'< #+'<; #+'
2452 2,50 2,51
n
Tipo de incertidumbre
Cálculo
+"-
(1,27 − xi )2 3 × 10−4 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i=1
Fr!%*!n%ia , '
&esultado
30
−3
a+"-344+/5-
Ua =
3,21 × 10
√ 30
−3
3,21 × 10
−5
5,86 × 10
Urr Gr!10"*%i2n !" in1&r*m!n&0J
r 666666+/7-
Ub=
b+"-34+/8-
Ur
Uc = √ ( 5,86 × 10
−5
c+"-344+/9-
0,01
=
2
4# −3
5 × 10
2
2
−3
5 × 10
) +( 5 × 10 ) −3
2
X = x ± Uc
−3
x´ =1,27 ± 5 × 10 cm
Incertidumbre: Volumen del balín Tipo de incertidumbr e
Cálculo
V =
;
c+"-344 +/9-
3
3
=
4∗1,27
3
8,58 cm ³
3
√∑ ( ) n
Uc ( x ) =
4πr
&esultado
i =1
2
2 ∂ f 2 3 2 Uc ( x i )=√ ( 4 π ( 1.27) ) + ( 0,23 ) ∂x
X = x ± Uc
0,1
x´ =8,58 ± 0.1 cm ³
Incertidumbre: Densidad del balín Tipo de incertidumbr e
Cálculo
&esultado
ρ
m ( 66,8 ) ρ= = v 8,58
7.79 g / cm ³
Uc ( x ) = c+"-344 +/9-
√
n
∑ ( = i 1
)
2
(√ ) ∗ +( −
∂ f 2 Uc ( x i )= ∂x
X = x ± Uc
1
8,58
2
2
0,1
6
8,5
0,09
x´ =7,79 ± 0.09 g / cm ³
#iscusión ! )nálisis de resultados La >i)2&!si1 >a 1i0 a%!)&aa 6a 5*! "a !n1ia !" -a"ín r!1*"&2 1!r ma60r a "a !" %0n0+ E1&! a%i!r&0 1! !-i2 !n 9ran m!ia a 5*! a" 1!r am-01 0-.!&01 !" mi1m0 ma&!ria"4 1a-íam01 5*! "a !n1ia r!%aía !n 9ran m!ia a" &ama0 !" 0-.!&0+ Sa-i!n0 5*! "a !n1ia !1 "a r!"a%i2n !n&r! "a ma1a 6 !" /0"*m!n4 a" &!n!r 01 0-.!&01 !" mi1m0 ma&!ria" !1 :$%i" a1*mir 5*! "a !n1ia !" m$1 9ran! 1!r$ "a ma60r+ N0 0-1&an&! !1 im)0r&an&! m!n%i0nar 5*! !n !" %a10 !" %0n04 "a in%!r&i*m-r! 1! r!*.0 !n 9ran m!ia4 %r!!m01 5*! !1&0 )*!! !-!r1! a 5*! &!níam01 m$1 a&01 )ara !&!rminar "a !n1ia !" mi1m0+ E1 !%ir4 )*im01 m!ir4 a"&*ra4 ma1a 6 i$m!&r0 mi!n&ra1 5*! !n !" -a"ín &an 10"0 m!i01 "a ma1a 6 !" i$m!&r0+ E" mar9!n ! !rr0r !" !7)!rim!n&0 :*! m*6 )0%04 )0r &a" m0&i/0 "a /aria%i2n !n "01 a&01 !1 mínima+ A1í mi1m04 !" /a"0r ! "a1 in%!r&i*m-r! !1 mínim0 6 a" 0-&!n!r !" m!n1*ran04 =1&! a %0m0 r!1*"&a0 *na /aria%i2n mínima 5*! n0 1! 1a"! !" ran90 !n 5*! 1! !n%*!n&ran "01 a&01 0-&!ni01+ P0r 0&r04 !" nm!r0 ! m!i%i0n!1 G, !n &0&a"J !1 a!%*a0 )ara !" )r0)21i&0 ! "a )r$%&i%a4 )*!1 n01 )!rmi&! man&!n!r *n -*!n ni/!" ! %0n:iana+ A1í mi1m0 !" in1&r*m!n&0 *&i"ia0 )ara m!ir !" i$m!&r0 6 "a a"&*ra G/!rni!rJ 5*! )!rmi&i2 r!*%ir "a in%!r&i*m-r! !" in1&r*m!n&0 >a1&a *na mi"=1ima+
Conclusiones Una /! %0n%"*ia "a )r$%&i%a4 )*!! a:irmar1! 5*! !" )r0%!imi!n&0 !7)!rim!n&a" 6 "01 in1&r*m!n&01 !"!9i01 :*!r0n "01 a!%*a01+ A )!1ar ! !1&04 "a in%!r&i*m-r! 1i!m)r! )*!! 1!r r!*%ia *n )0%0 m$14 )0r "0 5*! ! &!n!r 5*! >a%!r m!.0ra1 a" )r0%!imi!n&0 1! 1*9i!r! 5*! 1! r!a"i%! *n ma60r nm!r0 ! m!i%i0n!1 6 5*! !" )!10 ! "01 0-.!&01 1! >a9a %0n *na -a"ana i1&in&a %*6a in%!r&i*m-r! 1!a m!n0r+
