al estar pintada el agua de negro su capacidad calorífica será diferente a la del agua transparente. Su energía interna aumentara más rápido, por lo mismo. Las superficies claras tienden a reflejar parte de la radiación, o en mayor parte al menos que una superficie oscura, por lo que se explica el calentamiento más lento.
Hipótesis Se demostrará con ésta práctica la capacidad de transferir el calor de un foco a un recipiente cerrado que contiene agua, dependiendo de ciertos factores que tienen que ver con los instrumentos que se emplearán al momento de armar el “dispositivo”. Se sabe que la transferencia de calor en este tipo de casos con sistemas cerrados dependerá de la capacidad de transferencia del instrumento conociendo cada una de ella al momento de adquirirlo, ejemplos de estas características serían el voltaje, la frecuencia y la potencia. El desarrollo de esta práctica consiste en que a partir del momento en el cual se enchufa el foco que se encuentra en el sistema cerrado con el tortillero, la energía deberá empezar a moverse a través del foco y éste deberá calentarse, con esto, al estar en contacto el foco con el agua, el agua deberá empezar a calentarse poco a poco, teniendo en cuenta que lo primero que se calentará será la parte del agua que se encuentra más en la superficie del tortillero. Esto se tratará de resolver moviendo el tortillero para que el agua se mezcle sin moverlo demasiado para no dañar o desarmar alguna parte del sistema. Se medirá la temperatura que el agua tiene cada determinado intervalo de tiempo, esperando que ésta vaya aumentando uniformemente debido a que la transferencia deberá ser la misma durante todo el proceso del experimento. Ahí es donde influirán ciertos aspectos como las condiciones de la extensión, del cable del foc o, etc. con lo cual se predice que en ciertos ratos tal vez la temperatura aumente de manera inesperada o se vaya rezagando.
Materiales
1 termómetro de mercurio 1 tortillero de unicel 1 foco 1 soquet con cable 1 termopar 1 probeta de ½ lt. 1 cronómetro 1 ml de pintura negra
Metodología Experimento 1:
1. Se le hace un orificio al tortillero donde se colocará el soquet, que se encontrará dentro de éste. 2. Se perforan dos orificios más donde irá el termómetro y el termopar respectivamente. 3. Se encinta con aislante alrededor del soquet y se coloca el termopar y el termómetro en sus respectivos lugares. 4. El termómetro se pone a modo de que el bulbo este dentro del agua, pero sin tocar el fondo ni las paredes 5. Se coloca un volumen medido de agua en el tortillero que cubra la parte de vidrio del foco. 6. Ya armado así el dispositivo, se observa la temperatura del agua y espera a que este en equilibrio térmico con el laboratorio, y se toma la temperatura inicial. 7. Se Conecta el foco y se toma datos del calentamiento del agua al trascurrir el tiempo, grafica temperatura con respecto al tiempo. 8. Se anota la temperatura del agua cada minuto y medio para ver como ésta va variando.
Experimento 2: Repetir del paso 1 al 8
Se le hace la variación de agregar un mililitro de pintura negra entre el paso 5 y 6.
Resultados. En la tabla siguiente se representan los datos obtenidos tomando la temperat ura del agua cada vez que esta subía un grado su temperatura y durante un periodo promedio de 27 minutos. T (°C)
T (minutos)
26
4.47
27
7.47
28
10.47
29
13.47
30
15.47
31
17.37
32
19.47
33
21.47
34
23.32
35
25.27
36
28.00
Tabla de temperatura de agua sin colorante.
T (°C)
T (minutos)
24
0
25
7.25
26
11.08
27
13.00
28
15.35
29
18.02
30
20.11
31
22.31
32
24.30
33
26.36
Tabla de temperatura de agua con colorante
A partir de los datos obtenidos se puede deducir que el agua sin teñir tiende a aumentar su temperatura más rápido que el agua teñida, esto se podría deber a la radiación del espectro negro que es la que dificultaría la propagación del calor de una manera idónea.
Cálculo del calor específico.
Para obtener el calor específico el primer paso es obtener la energía suministrada por el foco al sistema que aplicando las leyes de la conservación de la energía sería lo mismo que obtener el calor (Q) absorbido por el agua. Para esto empleamos la fórmula:
= . Como la fórmula nos pide conocer la potencia promedio la calculamos mediante:
=. Despejamos ahora los datos que medimos en la práctica y obtenemos:
= (0.5 )(126.2 ) = 63.1 Ahora sí, obtenemos la Energía: Usaremos el tiempo en el que tardó más en aumentar un grado la temperatura del agua durante la práctica, que fue de 3 minutos.
= (63.1 )(180 ) = 11358 Utilizando la formulita de calor añadido, despejamos para encontrar el calor específico del agua.
Agua sin teñir:
Calor específico obtenido:
=
11358 (1250 )(0.3 °)
= 30.28
.°
Agua teñida:
Calor específico obtenido:
=
11358 (1250 )(1.6 °)
= 5.67
.°
Conclusión del Experimento 1: Algo que podemos notar es que el calor específico que obtuvimos de las temperaturas obtenidas se acerca más al valor real del calor específico del agua. El calor específico es una propiedad que tienen las sustancias y que se debe mantener igual independientemente del volumen de la sustancia y de la energía que se le suministre.
Conclusión del Experimento 2: En este experimento podemos observar una diferencia significativa entre los valores obtenidos de calor específico en el agua sin teñir y el agua teñida de negro. Podemos asumir que al teñir el agua de negro le permitimos absorber mayor cantidad de calor ya que el calor específico que obtuvimos del agua teñida fue mucho menor que el que obtuvimos del agua sin teñir.
Referencias Lara-Barragan, Antonio; Nuñez, Hector; (2007) “Física II, Un enfoque constructivista” Pearson, Prentice Hall. Olmo, M; (2011) “Calor especifico” Hyperphysics, termodinámica. Recuperado de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/spht.html Física y Química en Flash (2009) “Energía térmica” recuperado de: http://fisicayquimicaenflash.es/eso/4eso/e_termica/e_termica03.html Rivera, Nicolas; (2015) “Qué es el efecto Joule y por qué se ha convertido en algo trascendental para nuestras vidas” Hipertextual.com. Recuperado de: http://hipertextual.com/2015/05/efecto-joule
