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• 19860607

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TRABAJO COLABORATIVO

Institución Universitaria Politécnico Grancolombiano

TRABAJO COLABORATIVO FISICA 3

PRESENTADO POR:

Astidias Meneses Andres Fabian Carranza Sierra Magda Paola Rincon Roso Lizeth Karina Diaz Cabezas Mariluz

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA POLITÉCNICO GRANCOLOMBIANO

TRABAJO COLABORATIVO

Institución Universitaria Politécnico Grancolombiano

OBJETIVOS Realizar la comparación y un estudio simple a diferentes sólidos empleando una simulación como herramienta de trabajo. Además discutir las implicaciones que tienen algunas propiedades de los mismos sólidos y la importancia industrial o comercial que se puede obtener a partir del valor del Cp de distintas sustancias.

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ACTIVIDAD 1. Luego de la fase individual donde cada integrante del grupo armo 12 configuraciones diferentes variando la masa y la temperatura del agua y del sólido, deberán comparar los resultados del cp para cada sólido. En ese caso deberán llenar la tabla mostrada a continuación (Recuerde que cada integrante tiene dos valores de cp por cada solido) así:

Integrante Andres M Magda C Karina R Promedio Desv

Cp sólido A Cp sólido B Cp sólido C Cp sólido D Cp sólido E Cp sólido F 234,0 128,0 384,9 451,9 621,9 896,8 233,9 128,0 385,0 452,0 622,0 897,0 230,0 127,0 384,0 451,0 621,0 896,0 233,0 125,0 384,0 451,0 623,0 896,0 234,0 127,5 384,2 452,3 621,7 900,8 234,2 127,4 385,1 452,4 621,6 896,6 233,2 127,1 384,5 451,8 621,9 897,2 1,61 1,12 0,52 0,6 0,7 1,8

2. Compare nuevamente los resultados entre las configuraciones de un mismo sólido. ¿Son iguales?, varían? ¿De qué depende?. Justifique su respuesta en el foro. Observando los valores de Cp se ve que estos no varían de forma considerable cuando se compara entre un mismo sólido, lo cual concuerdo con lo esperado, pues este valor no debería cambiar significativamente para un mismo sólido al cambiar su temperatura o su masa. Este valor depende únicamente de la naturaleza de la sustancia misma y debería ser única para cada material o sustancia. 3. Que solido tiene el cp mas alto? Que significa que un material tenga una capacidad calorífica más alta o más baja en términos de transferencia de calor. El sólido “F” presenta mayor Cp.

Lo cual significa que un material tenga una capacidad calorífica mas alta o baja está ligado a la energía necesaria para aumentar 1 K la temperatura de una determinada cantidad de una sustancia, lo anterior Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. 4. Con base en la tabla obtenida en el punto 1 de esta fase grupal, calcule el error estadístico del calor específico promedio de cada sólido estudiado usando los métodos previamente explicados. ¿considerando el intervalo [x̅− 3μ, x̅+ 3μ] es necesario descartar valores en cada caso?,

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¿Considera que debe ser usado el factor de corrección t de Student en cada caso? Apóyese en el material que esta en el ANEXO 1, (al final de este documento). Justifique sus respuestas. Luego consigne los resultados en una tabla como la siguiente:

Cp sólido A 233

Cp sólido B 127

Cp sólido C 385

Cp sólido D 452

Cp sólido E 622

Cp sólido F 897

Ψ

1,03

0,72

0,33

0,40

0,42

1,16

µ/x

0,0069

0,0088

0,0013

0,0014

0,0011

0,0020

C

D

E

F

Se obtienen así los siguientes intervalos Sólido Limite inferior Limite superior

A

B 228,34 238,03

123,79 130,51

382,97 386,09

449,90 453,63

619,90 623,84

891,77 902,63

Luego de comparar los valores tomados de X con los intervalos obtenidos, se obtiene que ningun dato de X, esta por fuera del rango, por lo tanto no es necesario aplicar el factor de correccion t Student 5. De acuerdo a los valores del cociente μ⁄x̅obtenidos en cada caso, ¿Qué puede decir de la calidad del proceso de medición? Los valores del cociente entre la desviación y el promedio, para todos los sólidos arrojaorn valores pequeños, por lo que se puede decir que la calidad del proceso fue bueno, en cuanto a que los datos no tienen una gran dispersión entre sí. 6. Cuando estos dos metales entran en contacto ¿qué puede suceder? Discuta con sus compañeros en el foro cada preposición y justifique la respuesta. a) El calor fluirá del Al al Cu debido a que el Al tiene un calor especifico mayor. b) El calor fluirá del Cu al Al debido a que el Cu tiene mayor masa.

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c) El calor fluirá del Cu al Al debido a que el Cu tiene una capacidad calorífica mayor d) El calor no fluirá hacia ninguna dirección. Sin embargo, el flujo de calor no se da por ninguna de estas razones, sino por la diferencia de temperaturas, como lo indica la ley cero de la termodinámica. En este caso, el calor "fluirá" del cuerpo con mayor temperatura al de menor temperatura, es decir, el calor fluira del cobre al aluminio. 7. Explique la utilidad de calcular el calor especifico de un material o una sustancia a nivel industrial o a nivel ambiental. Cite al menos tres ejemplos reales y que implicaciones tendría esto a nivel beneficio/costo de un proceso. Discuta con sus compañeros en el foro y justifique la respuesta. Supongamos que estamos haciendo una sopa en la cocina y que podemos utilizar, para moverla, una cuchara totalmente de metal o una totalmente de madera. Hemos dejado la sopa hervir y se nos ha olvidado retirar la cuchara, que queda sobresaliendo por fuera y que podemos coger.Si tú fueras el cocinero ¿Qué cuchara preferirías coger, la de madera o la de metal?

Si has optado por la cuchara de metal y te dispones a retirarla lo mejor que puedes hacer es ponerte un buen guante de cocina, porque en caso contrario lo más probable es que te quemes la mano. Curiosamente, aunque la cuchara de madera haya permanecido el mismo tiempo en contacto con la sopa no te ocurrirá lo mismo, pues la cuchara de madera no estará tan caliente como la cuchara de metal.

La diferencia está en que la madera requiere mucho más calor para aumentar su temperatura que el metal, expresándolo en calor específico, el calor específico de la madera es mucho más alto que el calor específico del metal (aunque hemos de matizar que habría que ser mucho más exacto en esto, pues distintos metales e incluso distintas maderas también tienen diferente calor específico). Si tuviéramos que expresarlo de un modo cotidiano y poco técnico podríamos decir algo así como que el metal retiene más el calor que la madera, de ahí que tenga menor calor específico, pues es más fácil subir su temperatura.

Ejm 2: CALOR ESPECIFICO DEL AGUA

El calor específico del agua, tal como se ha dicho, es 4,184 J/ºC·g.

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Gracias a este valor, puede hacer mucho sol en el océano y el agua apenas se evaporará en un grado apreciable. Esto trae como consecuencia que se mantenga una diferencia térmica que no afecte a la vida marina. Por ejemplo, cuando se va a la playa a nadar, aunque afuera haga mucho sol, en el agua se siente una temperatura menor, más fresca.

El agua caliente necesita liberar asimismo mucha energía para enfriarse. En el proceso, calienta las masas de aire circulantes, aumentando un poco las temperaturas (templadas) en las regiones costeras durante los inviernos. 8. Si usted fuera el ingeniero de una planta industrial y en uno de los procesos se requiere calentar un fluido con intercambiador de calor (vea la sección de dispositivos de ingeniera semana 6), usted utilizaría agua o aceite mineral para calentarlo. Que criterio técnico utilizaría. Discuta con sus compañeros en el foro y justifique la respuesta. o utilizaría agua porque tiene mayor calor especifico que el aceite, lo que se traduce en que en el proceso de equilibrio en el intercambiador de calor necesitare menos masa de agua a la misma temperatura para calentar el fluido si se compara con calentar con aceite como criterio técnico expongo el siguiente ejemplo en el proceso de una tintura textil. Debo calentar 50 kg de agua a una temperatura ambiente de 30°C y lo deseo llevar a 130°C para teñir un lote de producción. en esta caso tome el calor especifico del agua y del aceite en KcalLaTeX: / / Kg/°C Agua 1 KcalLaTeX: / / kg/°C Aceite Mineral 0.43 KcalLaTeX: / / kg/°C

CONCLUSIONES. 



Se realizan las simulaciones del cálculo de los valores de Cp a diferentes sólidos, esto con el fin de comparar dichos valores cuando características como la temperatura o la masa se varían. Se encontró que para un mismo sólido la variación del valor de Cp es mínima, y por ende se puede concluir que esta propiedad no depende de variables como la masa, sino que es una propiedad intrínseca de cada material o sustancia.

TRABAJO COLABORATIVO



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Se realizó un trabajo estadístico con los datos y se realizó un intervalo de rechazo de datos. No se rechazó ningún dato.

REFERENCIAS.  

“Termodinámica: 100 ejercicios y problemas”, Hubert Lumbroso. “Principios de los procesos químicos. Termodinámica”, Olaf A. Hougen, Kenneth M., 1982.