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o TEMA: CALOR ABSORBIDO/DISIPADO o PROF: MELCHOR LLOSA o INTEGRANTES:       

QUISPE GARCIA MILFEN PEÑA QUISPE NICOL GUILLEN CAYTUIRO WILMER FERNANDEZ CHUCO ROBERT CCORA QUINO WILLIAM ILLA MOLINA PAUL PIMENTEL BRAVO JESSICA

16130188 16170257 16130046 16190094 16190113 16170248 15070037

o HORARIO: SABADO 2-4PM o FECHA DE ENTREGA: 08 DE JULIO DEL 2017

CALOR ABSORBIDO/DISIPADO

I. OBJETIVO o Investigar el comportamiento de la energía térmica absorbida/disipada por una sustancia líquida. o Hacer un estudio comparativo de la cantidad de absorbido/disipado para diferentes proporciones del líquido. o Investigar cómo se transporta el calor en los fluidos

II.

EQUIPOS / MATERIALES Calor absorbido - Disipado 

1 Mechero bunsen



1 Soporte universal



1 Clamp



1 Termómetro



1 Agitador



1 Vaso de precipitado graduado de 500 cc.



1 Vaso de precipitado de 200 cc.



Papel milimetrado



Papel toalla

–

calor

III. FUNDAMENTO TEÓRICO El efecto más inmediato de la transferencia de calor de un cuerpo a otro es el cambio de temperatura; se engría el que lo cede y se caliente el que recibe el calor. La cantidad de calor que un cuerpo cede o recibe depende de tres factores: 1. La variación de la temperatura que se desea conseguir. 2. La masa del cuerpo que se caliente o enfríe. 3. La naturaleza del cuerpo. La expresión matemática que reúne estos tres factores da el resultado del valor del calor absorbido o cedido por un cuerpo. (1) Donde: Q = calor absorbido o cedido; m = masa del cuerpo; = temperatura superior; = temperatura inferior; = cambio de temperatura; C = calor especifico. El producto , que representa la cantidad de calor necesaria para aumentar en 1 °C la temperatura del cuerpo correspondiente, se llama capacidad calorífica del mismo. La capacidad calorífica de un mol se denomina calor molar y la de un átomo-gramo, calor atómico. Equilibrio térmico A mayor temperatura igual el calor absorbido por el cuerpo que estaba a menor temperatura. Si el proceso continúa, los dos cuerpos alcanzaran la misma temperatura llegándose al equilibrio térmico y cesando el flujo de calor entre ellos. Sea un cuerpo caliente de calor específico temperatura

y su masa

, que se encuentra a la

. Si se pone en contacto con otro cuerpo frío de calor específico

y

masa , está a la temperatura y no hay pérdidas de calor; todo el calor cedido por el primero debe ser igual al absorbido por el segundo. Si se les permite alcanzar el equilibrio térmico adoptan la temperatura de equilibrio t. Entonces se tiene: Calor cedido por el cuerpo caliente al pasar de Calor absorbido por el cuerpo frío al pasar de

a t. a

Calor cedido por el cuerpo caliente igual a calor absorbido por el cuerpo frío: Esta expresión permite calcular la temperatura de equilibrio o el calor específico de alguno de los dos cuerpos.

Calorímetro Usado para estos fines, consiste en una vasija totalmente aislada del exterior, en la que se introducen las dos sustancias, generalmente una y la sustancia de la que se quiere calcular su calor específico. Va provisto de un termómetro y de un agitador para asegurar una buena mezcla. El suministro de energía térmica por unidad de tiempo a un cuerpo, corresponde a que éste recibe un flujo calorífico H. Si el flujo es constante,

La ecuación (3) relaciona la temperatura con el tiempo. Es una función lineal, donde H/ mc representa la pendiente y T0 la temperatura inicial. Si el cuerpo se encuentra en un sistema adiabático, el trabajo de dilatación se realiza a expensas de la energía interna.  Sin embargo, la variación de la energía en el interior del cuerpo en un proceso no coincide con el trabajo realizado; la energía adquirida de esta manera se denomina cantidad de calor, es positiva cuando absorbe calor y negativa cuando disipa calor.  La energía interna del cuerpo aumenta a costa de la cantidad de calor adquirida dq, y disminuye a costa del trabajo realizado por el cuerpo dw (principio de conservación de la energía en los procesos térmicos). Se le conoce como la primera ley de la termodinámica, y se expresa como:

IV. PROCEDIMIENTO Calor absorbido/disipado

1. Monte el equipo, como muestra el diseño experimental. 2. Coloque 400g agua en el vaso pírex a temperatura del ambiente. 3. Encienda el mechero. Mantenga el flujo de calor constante durante toda la experiencia. La llama no debe ser muy fuerte ni estar muy cerca al vaso. Figura 1. Calor Absorbido / Disipado

4. Agite el agua previamente y lea la temperatura cada 30s hasta llegar al punto de ebullición. Anote los datos en la Tabla N° 1.

TABLA 1 Masa = 148.8 g Temperatura inicial = 22°C t (min)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

T(oC)

22.5

28.0

35.0

41.0

48.0

54.45

61.0

67.5

75.0

79.5

Grafique la variación de temperatura T versus el tiempo t, para los dos casos anteriores. (Use papel milimetrado) (Pegue aquí)

EVALUACIÓN 1. Si en lugar de agua, se utiliza otro líquido de mayor calor específico, pero de igual masa, ¿Cómo sería el gráfico? Trácelo y descríbalo. Se observa que hay una relación inversa entre el calor específico de una sustancia con la pendiente de la recta .Como en este caso la masa se mantiene constante y el calor específico es mayor,en consecuencia la pendiente de la recta disminuye su valor . Gráficamente seria lo siguiente: 90

Gráfica original

80 70 60

T(°C)

V.

Gráfica de un líquido con mayor calor específico

50 40 30 20 10 0 0

50

100

150

200

250

300

350

t(s)

2. ¿Por qué en el ajuste de la gráfica no se considera el intervalo de 75 oC a 100oC? Porque a partir de esa temperatura deja de tener un comportamiento lineal es decir podemos interpretarlo como si comenzara a dar un cambio de estado de manera mínima y ya no tiene el mismo comportamiento.

3. Determine el flujo calorífico en cada caso. Físicamente, ¿a quién se debe dicho valor? Q=mc(T-T°) Q=148.8 g x 1 x (28-22.5) =818.4 cal H=1041.6-818.4/30 =7.44 Q=148.8 X 1 X (35-28)=1041.6 cal Q=148.8 x 1 x (41-35)=892.8 cal Q=148.8 x 1 x (48-41)=1041.6 cal

H=892.8-1041.6/30=-4.96 H=1041.6-892.8/30=4.96

Q=148.8 x 1 x (54.5-48)=967.2 cal H=967.2-1041.6/30=-2.48 Q=148.8 x 1 x (61-54.5)=967.2 H=0 Q=148.8 x 1 x (67.5-61)=967.2 H=0 Q=148.8 x 1 x (75-67.5)=1116 H=1116-967.2/30=4.96 Q=148.8 x 1 x (79.5-75)=669.6 H=669.6-1116/30=-14.88 El valor depende notoriamente a la variación de la temperatura .

5. ¿Qué relación existe entre las pendientes de las diferentes gráficas y la cantidad de calor absorbida para los diferentes casos? La cantidad de calor absorbida esta en relación directamente proporcional a la masa y el calor especifico de igual manera la pendiente depende de estos valores pero de manera inversamente proporcional es decir si aumenta la cantidad de calor absorbido disminuye su pendiente. 6. Investigue y explique sobre la convección forzada, de ejemplos de aplicación.

Convección forzada Si en vez de partir de un fluido estacionario que se agita por el mero efecto de las diferencias de temperatura, forzamos el movimiento relativo con otros medios (con un ventilador en marcha, por ejemplo), tenemos lo que se conoce como convección forzada. Si la velocidad relativa de partida es lo bastante grande, la que sería provocada por los cambios de temperatura se hace irrelevante. La «constante» de convección del modelo del enfriamiento de Newton se hace muy insensible a la temperatura. Además de esto, como la velocidad relativa puede ser muy grande, la eficacia de la convección forzada puede ser mucho mayor que la de la convección natural. Esto es algo que se tiene en cuenta, por ejemplo, al diseñar sistemas de refrigeración para dispositivos electrónicos: cuando la refrigeración es por convección natural —refrigeración pasiva—, la superficie necesaria para disipar el calor puede ser muchísimo mayor que la necesaria con un sistema de refrigeración por convección forzada —refrigeración activa—. La refrigeración por convección forzada puede funcionar cuando la convección natural ni siquiera es una opción, bien por cuestiones geométricas (quizá sería necesario un disipador enorme), bien por cuestiones físicas (como sucede en las cargas de pago de la Estación Espacial Internacional, donde la convección natural no es una opción por el entorno de microgravedad). Otro ejemplo seria: el secador de pelo o de manos.

7. Los motores automotrices no pueden refrigerarse por si solos, ¿Qué sistemas usan y que principio de propagación usan para disipar la energía calorífica? En los motores automotrices se utilizan dos sistemas de disipación de energía: Refrigeración por aire Este sistema consiste en evacuar directamente el calor del motor a la atmósfera a través del aire que lo rodea. Para mejorar la conductibilidad térmica o la manera en que el motor transmite el calor a la atmósfera, estos motores se fabrican de aleación ligera y disponen sobre la carcasa exterior de unas aletas que permiten aumentar la superficie radiante de calor. La longitud de estas aletas es proporcional a la temperatura alcanzada en las diferentes zonas del cilindro, siendo, por tanto, de mayor longitud las que están más próximas a la cámara de combustión. Refrigeración por agua Este sistema consiste en un circuito de agua, en contacto directo con las paredes de las camisas y cámaras de combustión del motor, que absorbe el calor radiado y lo transporta a un depósito refrigerante donde el líquido se enfría y vuelve al circuito para cumplir nuevamente su misión refrigerante donde el líquido se enfría y vuelve al circuito para cumplir su misión refrigerante. El circuito se establece por el interior del bloque y culata, para lo cual estas piezas se fabrican huecas, de forma que el líquido refrigerante circunde las camisas y cámaras de combustión circulando alrededor de ellas. La circulación del agua por el circuito de refrigeración puede realizarse por "termosifón" (apenas se ha utilizado) o con circulación forzada por bomba centrífuga. 8. En las minas subterráneas se presenta el problema de la circulación de aire. Investigue que sistemas usan y con qué principio físico se desarrollan. La ventilación de una mina puede ser soplante o aspirante. En la soplante el ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tubería. En el caso de aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tubería) y lo expulsa al exterior. Aprovechando el movimiento de convección de los gases. En Europa los más habitual es que la ventilación principal sea aspirante. El aire limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal.

9. Se sabe que el Sol está constituido por diversos gases, investigue usted cómo ocurre el transporte de energía a través de él. El sol es un cuerpo que se encuentra en estado gaseoso, en forma de turbulencias el gas que se encuentra en la llamada zona de convección solar asciende desde dicha zona hasta la superficie solar y los gases que están en las capas más altas del sol descienden hacia la zona de convección

VI.

CONCLUSIONES Con el experimento realizado en el laboratorio comprobamos que el calor absorbido depende de la temperatura. El calor específico influye en la pendiente de la recta Temperatura vs. Tiempo. Al igual la masa ya que a menor masa del cuerpo la pendiente es menor siendo la masa y el calor específico inversamente proporcional a la variación de la temperatura.

VII.

RECOMENDACIONES  Tener cuidado al realizar el laboratorio para prevenir lesiones o dañar alguno de los instrumentos empleados.  Tener una buena posición para medir la temperatura  Tener cuidado al momento de sacar el agua hervida

VIII.

BIBLIOGRAFIA  http://www.monografias.com/trabajos93/practica-densidad/practicadensidad.shtml  http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_mecanica/densidades_ud esa1.pdf  http://www.cienciaredcreativa.org/guias/densidad.pdf  http://aleph.eii.us.es/palmero/docencia/arquimedes.pdf  http://books.google.com.pe/books?id=1KuuQxORd4QC&printsec=frontco ver&hl=es#v=onepage&q&f=false.

IX.

ANEXOS

Calor El calor se puede definir como la energía de tránsito desde un objeto con alta temperatura a un objeto con menor temperatura. Un objeto no posee "calor"; el término apropiado para la energía microscópica de un objeto es energía interna. La energía interna puede aumentarse, transfiriéndole energía desde uno con mas alta temperatura (mas caliente) -es lo que propiamente llamamos calentamiento-.

Ejemplo de Calor y Trabajo