laboratorio 8 - calor absorbido/disipado y convecciÓn

8/9/2019 Laboratorio 8 - CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCIN

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CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCIN

I. OBJETIVO:

Investigar el comportamiento de la energa trmica absorbida/disipada por unasustancia liquida.

acer un estudio comparativo de la cantidad de calor absorbido/disipado paradi!erentes proporciones de lquido.

II. "#TE$I#%E& ' E()I*O&:

Equipo de calentamiento +mac,ero bunsen-&oporte )niversal

clamp pin a de agarradera

term0metro digital vaso de precipitado 122 ml#gua potable*apel toalla

vaso de espuma de poliuretano de 322 g+4 on as- apro5imadamente.

6ron0metro 6ubos de ,ielo + 31 g apro5imadamente- *apel milimetrado%quido: agua

III. 7)89#"E8TO TE $I6O:


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%a energa trmica que gana o pierde un cuerpo de masa m es directamenteproporcional a su variaci0n de temperatura.Esto es:

+ -

90nde: c: calor espec!icoT 2: temperatura inicial de re!erenciaT: temperatura inicial

El suministro de energa trmica por unidad de tiempo a un cuerpo; corresponde a queeste recibe un !lu- relaciona la temperatura con el tiempo. Es una !unci0n lineal; dond/mc representa la pendiente = T 2 la temperatura inicial.

&i el cuerpo se encuentra en un sistema adiab?tico; el traba


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o %a energa interna del cuerpo aumenta a costa de la cantidad de calor adquiridadq; = disminu=e a costas del traba


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4. ra!ique la variaci0n de la temperatura T vs t para los dos casos anteriores+usepapel milimetrado-H. 9etermine la ecuaci0n de la gr?!ica por el mtodo de mnimos cuadrados

considerando la temperatura ,asta 1 6#plicando el "todo de "nimos 6uadrados:

t+s- 2 >2 G2 H2 32 12 42 3 23F2 3 2 >22 >>2 >G2 >H2 F32 F12


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*#$# T#B%# :

6 = 5= x2

2 33.1 2 2>2 3>.1 21 H22G2 3G 1G2 >G22H2 3H 3G 2 4 2232 >>.1 F232 FF2212 >4 1 22 3312242 F3 1G2 >3F22

3 2 FG HGG2 FF 223F2 FH.4 H13 1 G22

3 2 13.1 F 1 3H22>22 1G G422 H2222>>2 1H.1 HG>1 24H22>G2 G3.1 33122 3HG22>H2 G1.1 311F1 13 22F32 GH 34H42 GF22F12 .1 >3 1 323122F42 F.1 >1 G2 3>2F22

F242 43 .> 3>H>> >FGF22

allando m:

m= .

2 = 2. 1

allando b:

b= . 2 = 32. >

=D 2. 15K32. >

%a ecuaci0n de la gr?!ica de la Tabla es:

TD 2. 1tK32. >


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Temperatura + 6- Vs. Tiempo +s-

0 50 100 150200 250300 350400 450 500 550

0

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo (s)

Temperatura (C)

Para la Tabla 2:

5 ' 5= x22 33.1 2 2>2 3F.1 >1 H22G2 > 4G2 >G22H2 > .1 >> 1 4 2232 FF 1342 FF2212 12.1 1 1 3312242 1 23G2 >3F22

3 2 G3 >232 FF 223F2 G .1 G322 1 G223 2 F.1 32 1 3H22>12 F 4F32 31G122

allando m:


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m= 2 = 2.3

allando b:

b= 2 = G.11

=D 2.3 5KG.11

%a ecuaci0n de la gr?!ica de la Tabla es:

TD 2.3 tKG.11

Temperatura + 6- Vs. Tiempo +s-

0 50 100 150 200 250 300

0

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo(s)

Temperatura(C)

De los grficos Cmo identificara el lquido que tiene mayor masa?*ara poder identi!icar cu?l de las dos rectas del gra!ico pertenecen al lquido cu=amasa es de >H3 g; anali aramos de la siguiente manera: si tenemos dos muestrasde la misma sustancia; la primera tiene ma=or masa que la segunda = si a ambasmuestras la calentamos con las mismas condiciones +misma intensidad de !uego;misma presi0n; e igual distancia del mec,ero a la base del recipiente- notaremosque la muestra cu=a masa es menor; ,ervir? m?s r?pido que la otra muestra dema=or masa. Entonces en la gr?!ica; la de ma=or masa ser? la que emplee m?stiempo en llegar a la misma temperatura.


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u! relacin "ay entre la #endiente del grafico T$T %t& y la cantidad decalor?6uando apreciamos la gr?!ica de la temperatura en !unci0n del tiempo; observamosque dic,a gra!ica es una recta con pendiente positiva@ Lpero qu relaci0n e5isteentre la pendiente de esta gr?!ica = la cantidad de calorM 6uando la cantidad de!uego con que se calienta el agua es de ma=or intensidad; el tiempo quetranscurrir? para que este lquido llegue a su temperatura de ebullici0n ser? menorque si pusiramos la misma cantidad de lquido pero con menor intensidad de !uego.*or lo tanto a ma=or cantidad de !uego; la pendiente de la gr?!ica TDT +t- ser?ma=or. %a cantidad de !uego es directamente proporcional con la pendiente de lagr?!ica TDT +t-.

'() *ierta esta agua caliente en la #robeta graduada "asta 2(( m+) +uego,ierta en el ,aso de es#uma de #oliuretano) Coloque un termmetro en el ,aso

de es#uma y tome la tem#eratura del agua cada '( segundos durante -minutos) .note los datos en la Tabla /0 -)T#B%# 8 >

T+ 6- F > G4 G4 G . G .1 G GG.H GG.1

GG.1 GG G1.H G1.1 G1 GF.H GF.4 GF.1 GF G>.4

t+s- 2 2 32 >2 F2 12 G2 2 42

H2 22 2 32 >2 F2 12 G2 2 42

'') 1eque un cubo de "ielo con una toalla de #a#el e introd 3calo en el agua)'2) Contin e tomando la tem#eratura cada '( segundos agitando sua,emente4

"asta - minutos des#u!s que el cubo de "ielo se "alla fundido) .note los

datos en la Tabla /0 5 T#B%# 8 F

T+ 6- G 14 11 1F 1>.4 1>.1 1>.> 1> 13.H13.4 13. 13. 1. 13.1 13.1 13.1 13 1 .4 1 .1

t+s- 2 2 32 >2 F2 12 G2 2 42

H2 22 2 32 >2 F2 12 G2 2 42


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LEn qu instante e5acto el cubo de ,ielo termina de !undirseM

El cubo de ,ielo termino de !undirse en el intervalo de >2 a H2 segundos.

9etermine el volumen !inal de agua.

L(u masa tena el agua originalmenteM

L(u masa tena el ,ielo originalmenteM

E5plique c0mo determinamos estas masas:Estas masas se determin0 por medio del volumen medido en laboratorio; adem?ssabemos que la densidad del agua es g/m% por lo tanto se obtiene que la masa detabla 8 F es 1G.F g; por otra parte la masa del ,ielo le ,emos obtenido pormedio de la balan a de tres bra os.

>. aga una gr?!ica de T vs t

T#B%# 8 F

t+s- T+ 6- tNT t 3+s-2 G 2 22 14 142 22

32 11 22 F22>2 1F G32 H22F2 1>.4 3 13 G2212 1>.1 3G 1 3122G2 1>.> > H4 >G22

2 1> > 2 FH22

42 13.H F3>3 GF22H2 13.4 F 13 4 2222 13. 13 2 2222

2 13. 1 H 3 2232 13.1 G>22 FF22>2 13.1 G431 GH22F2 13.1 >12 HG2212 13.1 4 1 33122G2 13 4>32 31G22

2 1 .4 442G 34H2242 1 .1 H3 2 >3F22


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6rafica tabla /05

0 20 40 60 80 100 120140160 180 200

40

50

60

Tiempo (s)

Temperatura (C)

L60mo a!ecto el cubo de ,ielo aCadido al agua la rapide de en!riamientoM

#l introducir el cubo de ,ielo en el vaso de espuma de poliuretano se observ0 que latemperatura varia r?pidamente desdelos G 6 a 13.4 6; este proceso tuvo lugaren los primeros H2s como se observa en tabla 8 F.

6alcule la cantidad total de calor perdida por el agua mientras el cubo de ,ielo se

!unda. cagua=1.00


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Q PERDIDA ( INICIA)=11.5 g0.5 ! (51.5 61)

"onta


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espiral para que sea reempla ado por aire menos caliente = m?s denso queviene de la regi0n superior; este proceso continua con una circulaci0n de masasde aire m?s caliente ,acia arriba = de masas de aire !rio ,acia aba


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V. EV#%)#6IO8

. &i en lugar de agua utili a otro liquido de ma=or calor espec!ico; pero de igualmasa; L60mo sera el gra!icoM Tr?celo = descrbalo.

&u pendiente ser? menor porque al ser ma=or el calor espec!ico m?s sedemorara en trans!erir energa por unidad de tiempo al lquido = su punto deebullici0n ser? ma=or.

3. L6u?l es lara 0n de queen este e5perimento la temperatura no llegue a 22 6M

%a ra 0n es que no est?bamos a 2 m.s.n.m por eso no llegaba a 22 6 =a quecuando estamos a una ma=or altura la presi0n es menor por ende se demoraramenos es calentar =a que la temperatura de ebullici0n depende de la presi0n.

>. *ara el caso de agua; apro5imadamente a partir de 1 6 la gr?!ica detemperatura versus tiempo de$eempla ando para TD42:


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El vapor de agua es llevado a la atm0s!era por evaporaci0n =; eventualmente;trans!erido a la tierra por precipitaci0n. Este ciclo; llamado el ciclo,idrol0gico; se completa cuando el agua retorna al ocano.

4. L(u sucede en nuestro medio durante el !en0meno del niCoMEl !en0meno de QEl niCoR es un cambio en la condici0n del clima = condiciondel ocano que se da en el ocano paci!ico ecuatorial = a!ecta casi todo elplaneta en especial a las onas ubicadas en el litoral de paci!ico sur; es decirque a!ecta a nuestro pas. En el *erS; este !en0meno se caracteri a por elaumento de la temperatura del mar = por una ma=or presencia de nubes =abundantes lluvias en la costa norte.6uando es leve o normal; sus e!ectos son benignos = causa pocas prdidasmateriales. *ero cuando es grave o severo; sus e!ectos son desastrosos; seproducen sequias e inundaciones.9urante el !en0meno de QE% 8I OR; el mar que normalmente esta !rio; secalienta; = al calentarse se llena de peces = moluscos de aguas tropicales. %ospeces que normalmente Vivian en esas aguas !ras migran ,acia el sur o a onasm?s pro!undas.El clima tambin cambia durante este !en0meno. E% verano que ,abitualmentetermina en mar o; se prolonga = dura todo lo que demore E% 8I O.Este !en0meno a!ecta directamente a la pesca = la agricultura; as como a lasindustrias derivadas. El calentamiento de las aguas marinas produce ladisminuci0n o desaparici0n de las especies; mientras que el e5ceso de lluvias enla costa atenta contra la producci0n agrcola. En la sierra se da el !en0menocontrario Q%a sequiaR.Este !en0meno con sus lluvias; ,ua=cos e inundaciones destru=e las carreteras = las viviendas. #dem?s; genera en!ermedades; dolor = muerte en las onasm?s a!ectadas. *or eso cada ve que se anuncie el !en0meno del E% 8I Otodos debemos estar preparados.

H. L(u son los vientos alisiosM L(u !en0menos los producenM

%os vientos alisios son masas de aire en movimiento; que se dirigen ,acia elecuador desde los tr0picos@ con sentidos@ en el ,emis!erio norte de noreste alsuroeste = en el ,emis!erio sur de sureste ,acia el noroeste.Estos se generan debido a que en el ecuador se produce un ascenso de masasaire c?lido; esto ,ace que se origine una ona de ba


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El transporte de energa se reali a por convecci0n; de modo que el calor setransporta de manera no ,omognea = turbulenta por el propio !luido en la

ona convectiva. %os !luidos en esta ona se dilatan al ser calentados =disminu=en su densidad; por ende; se !orman corrientes ascendentes dematerial de la ona caliente cercana a la ona de radiaci0n ,asta la onasuperior = simult?neamente se producen movimientos descendentes dematerial desde las onas e5teriores !ras.


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VI. 6O86%)&IO8E&:

%as ecuaciones de las de las tabla son:

Tabla : TD 2. 1tK32. >

Tabla 3: TD 2.3 tKG.11

# ma=or calor espec!ico; ma=or ser? el tiempo que necesite una sustancia parasu ebullici0n.

laboratorio 8 - calor absorbido/disipado y convecciÓn

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