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FGMMG - UNMSM

EAP INGENIERÍA CIVIL

1 EXP. N° 8 – CALOR ABSORBIDO

FGMMG - UNMSM

EAP INGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana De América)

CURSO

:

LABORATORIO DE FÍSICA I

TEMA

:

CALOR ESPECÍFICO

PROFESOR :

Eche Llenque, José Carlos

ALUMNOS :

COD.

Álvarez Rosales, Vladimir

15160276

Layme Estrada, David Edgar

15160103

López Saldivar, Marco Antonio

14160278

Nizama Roque, Jairo César

15160106

Villegas Mejía José Edwin

15160112

TURNO

:

Sábado 02:00 p.m. – 04:00 p.m.

Ciudad Universitaria, noviembre del 2015

2 EXP. N° 8 – CALOR ABSORBIDO

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REPORTE Experiencia N°8: Calor Absorbido Fecha de entrega: 21-11-15 I.

II.

III.

INTEGRANTES N°

ALUMNO

CODIGO

1

Álvarez Rosales, Vladimir

15160276

2

Layme Estrada, David Edgar

15160103

3

López Saldivar, Marco Antonio

14160278

4

Nizama Roque, Jairo César

15160106

5

Villegas Mejía, José Edwin

15160112

FIRMA

OBJETIVOS 

Investigar el comportamiento de la energía térmica absorbida/disipada por una sustancia líquida.



Hacer un estudio comparativo de la cantidad de calor absorbido/disipado para diferentes proporciones del líquido.



Investigar cómo se transporta el calor en los líquidos

DISEÑO EXPERIMENTAL Materiales: Calor absorbido - disipado  Equipo de calentamiento (machero bunsen)  Soporte Universal  1 clamp  1 termómetro  1 Agitador  1 vaso de precipitado 500 mL

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 1 vaso de precipitado 200 mL  Agua potable  Papel toalla  1 vaso de espuma de poliuretano de 200 g (8 onzas) aproximadamente.  Cronómetro  Cubos de hielo (25 g aproximadamente)  Papel milimetrado

Convección  Equipo de calentamiento (machero bunsen)  Soporte Universal  1 clamp  1 termómetro  1 pinza universal  1 vaso de precipitado 200 ml  1 cuchara de mango  Permanganato de potasio  Espiral de papel preparado

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FUNDAMENTO TEÓRICO La energía térmica que gana o pierde un cuerpo de masa m es directamente proporcional a su variación de temperatura. Esto es: Q α m (T – T0) Q = mc (T- T0) Donde, c = calor especifico T0 = Temperatura inicial de referencia T: Temperatura Final El suministro de energía térmica por unidad de tiempo a un cuerpo, corresponde a que este recibe un flujo calorífico H. Si el flujo es constante, H= Se tiene:

𝑑𝑄 𝑑𝑡

𝑑𝑄 𝑑𝑡

= cte.

= mc

𝑑𝑇 𝑑𝑡

𝐻

= H, luego dT = 𝑚𝑐dt

Integrando e iterando se tiene: 𝑇

𝐻

𝑡

∫T0 𝑑𝑇 = 𝑚𝑐 ∫0 𝑑𝑡

𝐻

T = 𝑚𝑐 t + T0 La ecuación (3) relaciona la temperatura con el tiempo. Es una función lineal, donde H/mc representa la pendiente t 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 coinciden con el trabajo realizado; la energía adquirida de esta manera se denomina cantidad de calor, es positivo cuando absorbe calor y negativo cuando disipa calor.

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CONVECCIÓN La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejo la caliente. La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida). En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

Donde es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película), es el área del cuerpo en contacto con el fluido, es la temperatura en la superficie del cuerpo y es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

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PROCEDIMIENTO Montaje 1 Calor absorbido/disipado 1. Montamos el equipo como se muestra.

2. Colocamos 400 g de agua en el vaso pírex a temperatura del ambiente, casi hasta la parte superior.

3. Anotamos el valor de la temperatura y el volumen del agua.

4. Encendimos el mechero. Buscamos un flujo aproximadamente constante. La llama no debe estaba muy fuerte ni estuvo muy cerca del vaso. 5. Medimos la distancia entre la llama y el vaso. Tuvimos que mantener esta distancia todo el experimento para que no varíen las condiciones experimentales.

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6. Agitamos el agua previamente para leer la temperatura cada 30 segundos hasta llegar al punto de ebullición. Anotamos los datos en la Tabla 1 7. Repetimos los pasos 1 y 5 bajo las mismas condiciones anteriores; ahora usando la mitad de la cantidad de agua anterior. Anotamos los datos en la Tabla N°2. 8. Echamos esa agua caliente en la probeta graduada hasta 200ml. Luego echamos en el vaso de espuma de poliuretano. Colocamos un termómetro en el vaso de espuma y tomamos la temperatura cada 10 segundos durante 4 minutos. Anotamos los datos en la Tabla 3. 9. Secamos un cubo de hielo con una toalla de papel e introducimos en el agua. 10. Continuamos tomando la temperatura cada 10s, hasta 4 minutos después que el cubo de hielo se fundió. Anotamos los datos en la Tabla 4.

Montaje 2 Convección (Agua) 1. En el vaso de precipitados echamos alrededor de 200ml de agua.

2. Por el borde del vaso de precipitados dejamos caer en el agua algunos cristales de Permanganato de potasio.

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3. Con la llama baja colocamos el mechero debajo del borde inferior del vaso de precipitados. 4. Mientras se calentaba, observamos atentamente el agua coloreada.

Fue subiendo a la superficie del agua en forma de un espiral, esto es debido a que el Permanganato de potasio combinado con el agua modela el movimiento del liquido que es producido por la transferencia de calor por convección, donde las capas inferiores que están más en contacto con el mechero aumentan su volumen y disminuyen su densidad, por lo cual asciende la columna del líquido, mientras que las capas superiores, que están frías, se mueven hacia abajo.

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Montaje 3 Convección (Aire) 1. Desglose la hoja con las figuras de espirales y recorte cuidadosamente. 2. Haga un nudo en el sedal y páselo por un orificio previamente hecho en el centro del espiral. 3. Encienda el mechero con una llama baja. 4. Cuelgue la espiral entre los 15 y 20 cm por encima del mechero. 5. Observe atentamente el fenómeno. IV.

DATOS EXPERIMENTALES MONTAJE 1 – CALOR ABORBIDO/DISIPADO TABLA 1. Calor Absorbido. Medidas de la temperatura cada 30 s para una masa de agua mH2O = 400 g. Asumiendo flujo de calor H = constante. Temperatura inicial = 22.5 °C t (min) T(oC) t (min) T(oC) t (min)

t (min)

T(oC)

T(oC)

0.5 1.0 1.5

23.3 25.2 28.0

5.5 6.0 6.5

48.0 51.2 53.7

10.5 11.0 11.5

71.4 73.4 75.3

15.5 16.0 16.5

88.0 89.1 90.1

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

30.9 33.3 35.9 38.4 41.1 44.0 46.4

7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0

56.2 58.9 61.4 63.2 65.6 67.6 70.2

12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0

77.3 79.1 80.9 82.5 84.0 85.5 86.8

17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0

91.0 92.2 93.0 93.8 94.5 95.0 95.6

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TABLA 02. Calor Absorbido. Medidas de la temperatura cada 30 s para una masa de agua mH2O = 200 g. Asumiendo flujo de calor H = constante.

t (min) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

T(oC)

Temperatura inicial = 24.3 °C t (min) T(oC) t (min) T(oC) t (min)

25.5 28.0 31.6 35.6 40.0 44.2

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

48.3 52.8 57.4 61.7 65.1 68.2

6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0

71.6 74.6 77.5 80.5 82.9 84.6

9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0

T(oC) 87.9 89.5 90.0 90.9 91.6 92.1

TABLA 03. Calor Disipado. Medidas de la temperatura cada 10 s t (seg) 10 20 30 40 50 60

T(oC)

t (seg)

T(oC)

t (seg)

T(oC)

t (seg)

T(oC)

70.1 69.8 69.3 68.9 68.2 67.9

70 80 90 100 110 120

67.3 66.7 66.5 66.0 65.8 65.5

130 140 150 160 170 180

65.1 64.7 64.3 64.1 64.0 63.7

190 200 210 220 230 240

63.4 62.9 62.8 62.7 62.4 61.9

TABLA 4. Calor Disipado. Medidas de la temperatura cada 10 s, después de agregar un cubo de hielo. t (seg) 10 20 30 40 50 60

T(oC) 60.5 58.7 56.9 54.5 52.1 50.0

t (seg) 70 80 90 100 110 120

T(oC) 49.1 49.0 49.0 48.1 47.9 47.8

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V.

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RESULTADOS 2. Determine la ecuación experimental por el método de mínimos cuadrados, para ambos casos considerando la temperatura hasta 75 °C. TABLA 01

N° Datos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ∑

Xi

Yi

XiYi

Xi2

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 8280

23.3 25.2 28.0 30.9 33.3 35.9 38.4 41.1 44.0 46.4 48.0 51.2 53.7 56.2 58.9 61.4 63.2 65.6 67.6 70.2 71.4 73.4 75.3 1162.6

699 1512 2520 3708 4995 6462 8064 9864 11880 13920 15840 18432 20943 23604 26505 29472 32232 35424 38532 42120 44982 48444 51957 492111

900 3600 8100 14400 22500 32400 44100 57600 72900 90000 108900 129600 152100 176400 202500 230400 260100 291600 324900 360000 396900 435600 476100 3891600

𝑘=

𝑛 ∑ 𝑥𝑖 𝑦 𝑖 − ∑ 𝑥𝑖 ∑ 𝑦 𝑖 𝑛 ∑ 𝑥𝑖 2 − (∑ 𝑥𝑖 )2

𝑏=

∑ 𝑥𝑖 2 ∑ 𝑦 𝑖 − ∑ 𝑥𝑖 ∑ 𝑥𝑖 𝑦 𝑖 𝑛 ∑ 𝑥𝑖 2 − (∑ 𝑥𝑖 )2

𝑦 = 𝑘𝑥 + 𝑏 𝑇= 𝑘=

𝐻 𝑡 + 𝑇0 ; 𝑇 = 𝑇(𝑡) 𝑚𝑐

𝐻 23 𝑥 (492111) − (8280 𝑥 1162.6) = = 𝟎. 𝟎𝟖 𝑚𝑐 23 𝑥 (3891600) − (8280)2

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𝑏 = 𝑇0 =

(3891600 𝑥 1162.6) − (8280 𝑥 492111) = 𝟐𝟏. 𝟒𝟕 23 𝑥 (3891600) − (8280)2 𝑻 = 𝟎. 𝟎𝟖𝒕 + 𝟐𝟏. 𝟒𝟕

𝑚 = 𝑚𝐻2 𝑂 = 400 𝑔 𝑐 = 𝑐𝐻2 𝑂 = 1

𝑐𝑎𝑙 𝑔 𝑥 °𝐶

𝐻 =?

𝐻 = 𝑚𝑐 𝑥 0.08 = 400 𝑥 1 𝑥 0.08 = 𝟑𝟐

TABLA 01

T(°C) 90 80 70 60 50 40 30 20 10

t(s)

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

TABLA 02 N° Datos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ∑

Xi 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 3150

Yi 25.5 28.0 31.6 35.6 40.0 44.2 48.3 52.8 57.4 61.7 65.1 68.2 71.6 74.6 704.6

XiYi 765 1680 2844 4272 6000 7956 10143 12672 15498 18510 21483 24552 27924 31332 185631

Xi2 900 3600 8100 14400 22500 32400 44100 57600 72900 90000 108900 129600 152100 176400 913500

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𝑘=

𝑛 ∑ 𝑥𝑖 𝑦 𝑖 − ∑ 𝑥𝑖 ∑ 𝑦 𝑖 𝑛 ∑ 𝑥𝑖 2 − (∑ 𝑥𝑖 )2

𝑏=

∑ 𝑥𝑖 2 ∑ 𝑦 𝑖 − ∑ 𝑥𝑖 ∑ 𝑥𝑖 𝑦 𝑖 𝑛 ∑ 𝑥𝑖 2 − (∑ 𝑥𝑖 )2

𝑦 = 𝑘𝑥 + 𝑏 𝑇= 𝑘=

𝐻 𝑡 + 𝑇0 ; 𝑇 = 𝑇(𝑡) 𝑚𝑐

𝐻 14 𝑥 (185631) − (3150 𝑥 704.6) = = 𝟎. 𝟏𝟑 𝑚𝑐 14 𝑥 (913500) − (3150)2

𝑏 = 𝑇0 =

(913500 𝑥 704.6) − (3150 𝑥 185631) = 𝟐𝟎. 𝟓𝟓 14 𝑥 (913500) − (3150)2 𝑻 = 𝟎. 𝟏𝟑𝒕 + 𝟐𝟎. 𝟓𝟓

𝑚 = 𝑚𝐻2 𝑂 = 200 𝑔 𝑐 = 𝑐𝐻2 𝑂 = 1

𝑐𝑎𝑙 𝑔 𝑥 °𝐶

𝐻 =?

𝐻 = 𝑚𝑐 𝑥 0.13 = 200 𝑥 1 𝑥 0.13 = 𝟐𝟔

TABLA 02

T(°C) 80 70 60 50 40 30 20 10

t(s)

0 0

100

200

300

400

500

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3.- De los gráficos ¿Cómo identificaría el líquido que tiene mayor masa? Sabemos según la ecuación: 𝑇=

𝐻 𝑡 + 𝑇0 𝑚𝑐

De donde se sabe que H/mc es la pendiente de la gráfica, si la masa es mayor entonces la pendiente de la gráfica disminuye. En conclusión la gráfica que tiene mayor masa es la que tiene menor pendiente (está menos inclinada). 4.

Determine la cantidad de calor absorbido para cada caso 𝑸 = 𝒎𝑪∆𝑻

𝑐𝑎𝑙

𝐶𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1 𝑔 𝑥 °𝐶

TABLA 01 𝑚 = 400𝑔 𝑸 = 𝒎𝑪(𝑻 − 𝑻𝟎 ) = 400 𝑥 1 𝑥 (75.3 − 21.47) = 𝟐𝟏𝟓𝟑𝟐𝒄𝒂𝒍 TABLA 02 𝑚 = 200𝑔 𝑸 = 𝒎𝑪(𝑻 − 𝑻𝟎 ) = 200 𝑥 1 𝑥 (74.6 − 20.55) = 𝟏𝟎𝟖𝟏𝟎 𝒄𝒂𝒍

5.- Calcule la cantidad total de calor perdida por el agua mientras el cubo de hielo se fundía: Q=mc∆T, c agua= 1.00cal/g°C Qperdida (inicial)= (200gr) (1.00cal/g °C) (1.5°C)=300cal

6.- Determina el volumen final de agua  

¿Qué masa tenía el agua originalmente? ¿Qué masa tenía el hielo originalmente?

V agua (final)=203 ml m agua(original)=200 gr m hielo (original)=3 gr

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7. En la figura, convección en el agua, señale el camino recorrido por el agua coloreada. Explique lo que observa mientras se calienta el agua.

Como sabemos, la convección es el trasporte de calor entre zonas con diferentes temperaturas por medio del movimiento en un fluido. En nuestro caso, como el fluido es agua y al calentar el recipiente, la convección no se podrá apreciar, puesto que es transparente el movimiento del fluido. Para poder visualizar la convección, se utilizó (por recomendación del profesor) permanganato potásico (KMnO4). Se observó que en poco tiempo el líquido se tornó de color morado, apreciándose de esta manera el movimiento oscilatorio del fluido, que va de abajo hacia arriba de forma circular.

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Además observamos que a manera que el calor del mechero apuntábamos a un lado del recipiente, el movimiento se dirigía hacia el lado contrario, concluyendo que el movimiento se aleja del calor dentro del fluido. 8. Observe atentamente el fenómeno de convección en el aire. Anote sus impresiones.

La espiral de papel al ser colocada sobre el mechero encendido, adquiere un movimiento hacia la derecha producto del calor disipado por el fuego. Observamos que la espiral horaria gira en sentido horario y que la espiral anti horaria gira en sentido anti horario. ¿Para la espiral confeccionada en el otro sentido, el giro sería el mismo? ¿Por qué?

No puesto que el sentido de la espiral deja que el aire caliente producido por el mechero recorra el borde de ella de otra forma por lo tanto su movimiento seria en otro sentido. Señale tres ejemplos en los que se observe este fenómeno. a. La transmisión de calor al exterior desde la pared o el tejado de una casa en un día soleado sin viento, el calor transferido desde la superficie de un colector solaren un día en calma.

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b. Cuando el agua hierve se forman burbujas, la convección en un tanque que contiene un líquido en reposo en el que se encuentra sumergida una bobina de calefacción.

c. Se sitúa en calentamiento de la superficie terrestre debido a la incidencia de los rayos del sol. Esta, absorbe gran parte de la radiación que procede del sol, lo que provoca que el aire en contacto con esta eleve también su temperatura. En los meses de verano, principalmente, se producen fuertes desequilibrios durante el día, entre el aire que se sitúa en capas bajas, que se calienta, y el circundante en niveles superiores. Esto genera una “burbuja” de aire ascendente y como consecuencia, nubosidad convectiva a partir de una determinada altura.

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VI. EVALUACIÓN 1. Si en lugar de agua, se utiliza otro líquido de mayor calor específico, pero de igual masa, ¿cómo sería el gráfico? Si tiene mayor calor específico, necesitara mayor cantidad de calor para cambiar su temperatura en 1°C, por lo tanto necesitara mayor tiempo de calentamiento. Si los intervalos de tiempos son iguales a las del agua (30 s), el termómetro registrará un cambio de temperatura menor a la del agua en ese intervalo de tiempo. T (°C) 900

800 700 600 500 400 300

200 100 0 0

200

400

600

800

t (s)

Gráfica T° vs tiempo en el agua T (°C)

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900 800 700 600 500 400 300 200 100

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

t (s)

Gráfica T° vs tiempo en el amoniaco líquido que es una sustancia con mayor calor específico que el agua. Para un mismo intervalo de tiempo que en el agua, la temperatura varía en un intervalo más pequeño, de -67°C a -36°C. 2. ¿Por qué en el ajuste de la gráfica no se considera el intervalo de 75°C a 100°C? A partir de 75°C la gráfica deja de tener comportamiento lineal ya que el calor específico empieza a varia debido a que nos acercamos a la temperatura de ebullición y las moléculas de agua colisionan más rápido por la energía cinética que han acumulado con el paso del tiempo a estas temperaturas. Y 100°C es el punto de ebullición del agua, por lo que sus moléculas actuarán de manera diferente y su calor específico variará. El calor específico del agua líquida es 1cal / g °C y del vapor de agua es 0,482 cal/ g °C. 3. Determine el flujo calorífico en cada caso. Físicamente, ¿a quién se debe dicho valor? Es la variación del calor respecto a un determinado tiempo 𝐻=

𝑑𝑄 = 𝑐𝑡𝑒 𝑑𝑡

En el experimento lo calculamos conociendo la pendiente de la gráfica respectiva. 20 EXP. N° 8 – CALOR ABSORBIDO

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TABLA 01

𝑚 = 𝑚𝐻2 𝑂

𝑻 = 𝟎. 𝟎𝟖𝒕 + 𝟐𝟏. 𝟒𝟕 = 400 𝑔 𝑐 = 𝑐𝐻2 𝑂 = 1 𝐻

=

𝑚𝑐

𝑐𝑎𝑙 𝑔 𝑥 °𝐶

𝐻 =?

0.08

𝐻 = 𝑚𝑐 𝑥 0.08 = 400 𝑥 1 𝑥 0.08 = 𝟑𝟐 TABLA 02 𝑻 = 𝟎. 𝟏𝟑𝒕 + 𝟐𝟎. 𝟓𝟓 𝑚 = 𝑚𝐻2 𝑂 = 200 𝑔

𝑐 = 𝑐𝐻2 𝑂 = 1 𝐻 𝑚𝑐

𝑐𝑎𝑙 𝑔 𝑥 °𝐶

𝐻 =?

= 0.13

𝐻 = 𝑚𝑐 𝑥 0.13 = 200 𝑥 1 𝑥 0.13 = 𝟐𝟔 4. Indique el tiempo que demoró en recorrer el intervalo de 80°C y 85°C. Revise el caso registrado entre 50°C y 55°C. Tabla 1 t (min) T(oC) 13.0 80.9 13.5 82.5 14.0 84.0 14.5 85.5 De 80.9°C a 85.5°C, hay una variación de 1 minuto y medio aproximadamente t (min) T(oC) 6.0 51.2 6.5 53.7 7.0 56.2 De 51.2°C a 56.2°C, hay una variación de 1 minuto aproximadamente Tabla 2 t (min) T(oC) 8.0 80.5 8.5 82.9 9.0 84.6 De 80.5°C a 84.6°C, hay una variación de 1 minuto aproximadamente

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t (min) T(oC) 4.0 52.8 4.5 57.4 De 52.8°C a 57.4°C, hay una variación de medio minuto aproximadamente 5. ¿Qué relación existe entre las pendientes de las diferentes gráficas y la cantidad de calor absorbida para los diferentes casos? Se trata de trabajar con las mismas condiciones, para notar la diferencia que hay cuando se trabaja con un volumen de agua, para luego trabar con la mitad de ese volumen. 6. Investigue y explique sobre la convección forzada, de ejemplos de aplicación. La convección forzada tiene lugar cuando una fuerza motriz exterior mueve un fluido sobre una superficie que se encuentra a una temperatura mayor o menor que la del fluido. "esta fuerza motriz exterior puede ser un ventilador, una bomba, el viento, etc. Como la velocidad del fluido en la convección forzada es mayor que en la convección natural se transfiere por lo tanto una mayor cantidad de calor para una determinada temperatura 7. Los motores automotrices no pueden refrigerarse por sí solos, ¿Qué sistemas usan y que principio de propagación usan para disipar la energía calorífica? Existen diferentes denominaciones que hacen referencia al sistema principal aunque en realidad en todo motor participan, en diferente medida, varios sistemas simultáneamente. Estos serían los principales: Por agua (por termosifón o por circulación forzada), por aire (el de la marcha o forzado con ventilador), mixta y por aceite. 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. Ventilación La ventilación en minas y túneles constituye una operación fundamental, cuya función es renovar el aire, diluir los gases contaminantes y polvo, y controlar los humos en caso de incendio. Esta operación asegura condiciones ambientales no peligrosas para la circulación (respiración y visibilidad de los mineros) y, en caso de incendio, garantiza las condiciones de evacuación y de intervención de los equipos de emergencia”, sustenta el ingeniero Víctor Yepes Piqueras, doctor en

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Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, en su artículo “Ventilación en minas y túneles en fase de construcción”. “La ventilación minera comprende tres tipos de control”, sostiene el ingeniero Manuel Figueroa. El control de calidad del aire es obligatorio dentro de cualquier establecimiento y más necesario aún si se trata de una mina, ya que en muchas ocasiones los minerales explotados son tóxicos. Además, el control de calidad asegura que los contaminantes (gases y polvos) no rebasen los niveles tolerables o permisibles:  Determina los gases nocivos en el ambiente y los mantiene dentro de los niveles permisibles 

Controla el polvo ambiental



Vigila la concentración de polvo en el ambiente



Indica el tamaño de las partículas



Indica la composición mineralógica

Determina el tiempo de exposición Por su parte, el control de cantidad busca asegurar, según los requerimientos (personas, equipo, profundidad), que se mantenga el estándar de cantidad de aire, lo que significa que éste no debe ser menor que el requerido por actividades y trabajadores:  Control de velocidad del aire 

Verificación del caudal del aire de acuerdo con las normas



Control de distribución del aire dentro de las labores



Determinación de pérdidas de aire por el circuito



Estudio de las resistencias de las labores mineras



Elección e instalación de ventiladores y ductos de ventilación



Proyectos y comprobación de las redes de distribución



El control termo-ambiental se encarga de regular los requerimientos de temperatura y humedad: Medidas de temperatura



Humedad relativa



Velocidad del aire

Sistemas de ventilación El ingeniero Figueroa Galiano reconoce que cualquier esquema de ventilación empleado en una mina es sensible a variaciones o ajustes, pero siempre tomando en cuenta el lugar de colocación del ventilador principal y el sentido de la corriente de aire, la elección de las entradas y salidas de aire, además de la influencia del método de explotación sobre la ventilación.

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Ventilación en Bucle: Si la mina cuenta únicamente con un pozo de entrada y un pozo de retorno, la ventilación forma un bucle cuando los dos pozos se encuentran uno al lado del otro

Ventilación Diagonal: Al igual que la anterior, ésta cuenta con dos pozos, la diferencia radica en que el circuito de ventilación sigue un recorrido, donde el trazado se opone al del bucle, en el que generalmente el aire sale en una dirección contraria a la de su entrada

Sistema Impelente: Se impulsa el aire dentro del ducto para que salga por la galería en desarrollo horizontal de poca longitud (máximo 400 metros) Sistema Aspirante: El aire fresco ingresa por la ductería y el contaminado es extraído. Se utiliza para ventilar desarrollos subterráneos desde la superficie y es el preferido para este tipo de obras

Sistema Mixto: Emplea la combinación de los sistemas impelente y aspirante. Su ventaja es que mantiene una renovación constante de aire. Es la más común en las minas subterráneas por su manga flexible, fácil de trasladar, colocar y operar Circuitos de ventilación De acuerdo con Raquel González, los circuitos de ventilación en minas son dos.

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Circuito en Serie: Se caracteriza porque la corriente de aire se mueve sin ramificación, por lo que el caudal permanece constante; en este caso, todas las galerías se conectan extremo a extremo.

Circuito en Paralelo: En este, las labores se ramifican en un punto, en dos o en varios circuitos que se unen en otro punto.

La cantidad de aire necesario siempre dependerá de diversos factores:  Número de personas 

Profundidad



Cantidad de equipos diesel que ingresan en la mina



Consumo de explosivos Para garantizar el control óptimo de las condiciones de una mina, se debe monitorear continuamente la atmósfera minera para conocer las concentraciones de gases, a fin de controlar los elementos que puedan poner en peligro la vida de los obreros. El ingeniero Figueroa Galiano también sugiere que se debe direccionar el interés de los mineros por trabajar en sitios con buena producción y que sean responsables con el medioambiente, ya que se preocuparán también por la seguridad de su personal, lo que significa que mantendrán una buena ventilación como garantía de salubridad y de vida de los trabajadores. 25

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Además, especifica, “lo que no debe perder de vista el especialista ingeniero en ventilación de minas es el correcto empleo de la ventilación, pues da al productor y al inversionista la seguridad suficiente en su personal y su capital, porque reduce o elimina los riesgos laborales en las minas subterráneas. Por otra parte, una correcta seguridad minera y una adecuada ventilación en las labores producen un buen rendimiento del personal y una buena imagen corporativa. 9. Se sabe que el sol está constituido por diversos gases, investigue cómo ocurre el transporte de energía a través de él. El transporte de energía desde el interior del Sol a la superficie lo realizan fundamentalmente los fotones (se conoce como transporte radiactivo). Los fotones sufren muchas interacciones en su camino hacia el exterior perdiendo gran parte de su energía hasta que finalmente emerge a través de la atmósfera solar y llega a nosotros en forma de radiación electromagnética (principalmente en forma de luz visible) Envolviendo al núcleo se encuentra la zona radiactiva. Esta zona tiene un grosor de 300.000 km. Su denominación proviene del mecanismo de transporte de la energía generada en el núcleo hacia capas más exteriores, transporte llevado a cabo por los fotones. Debido a la densidad que existe en la zona radiactiva los fotones no recorren mucha distancia sin colisionar con un átomo: entre uno y dos centímetros. Durante el viaje de un fotón a la superficie solar, éste va de colisión tras colisión convirtiéndose en fotones menos energéticos, y de rayos gamma se pasan a rayos X, de éstos a rayos ultravioleta (UV) extremos, de éstos a rayos UV, hasta que se emerge finalmente en la superficie solar como luz visible o infrarrojos. Viaje éste que dura entre 10.000 y 1 millón de años. La zona convectiva es la tercera parte del interior solar, no accesible a telescopios. Tiene un grosor de 200.000 km. Debido a que esta zona es opaca, la transmisión de energía por radiación se vuelve ineficiente. El mecanismo utilizado en esta parte de la estrella es la convección. La opacidad de esta capa se explica por su menor temperatura, que permite que los átomos conserven parte de los electrones, algo imposible en el núcleo solar debido a la temperatura. Estos átomos con electrones capturan más fácilmente a los fotones.

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La convección es un fenómeno que es similar al agua hirviendo. Burbujas de gas caliente suben a la superficie, irradian su calor, se enfrían y vuelven a caer al interior, dónde se vuelven a calentar. Con esto tenemos una capa muy homogénea, ya que la convección mezcla los elementos existentes

VII CONCLUSIONES  De esta experiencia concluimos que los fluidos se desplazan de zonas calientes a zonas con menor temperatura, esto se comprobó observando el desplazamiento del permanganato.  En general a mayor masa mayor es el tiempo en calentar el agua.  El calor absorbido por un cuerpo depende de la masa del cuerpo y el tiempo que se le suministra un flujo calórico. Para un cuerpo de mayor masa demora más en cambiar su temperatura que para uno de menor masa.  La rapidez de enfriamiento del agua aumenta al agregarle un cubito de hielo ya que al estar a diferente temperatura luego de un tiempo el sistema llegara una nueva temperatura de equilibrio que para el acaso del agua será menor que su temperatura inicial.  El agua al calentarse las moléculas que están en el fondo sube y se colocan en la superficie desplazando al agua en la superficie que se encuentra a menor temperatura.  El fenómeno de convección permite explicar muchos de los cambios que ocurren en nuestro alrededor.

VIII 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

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