UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOFACULTAD DE INGENIERÍA Laboratorio de Principios de Termodinámica y Electromagnetismo Práctica 4: “Temperatura y calor” Grupo # 7 Profesora. María del Carmen Melo Díaz Brigada # 1 INTEGRANTES: Chibras Guillermo Luis Javier Rodríguez Herrera Tonatiuh Romero Hurtado Eduardo David Olguin Cabrera Armando Isais FECHA DE REALIZACIÓN: 24 de Febrero de 2015. FECHA DE ENTREGA: 3 de Marzo de 2015. Objetivos en su fase líquida. Esta masa debe ser suficiente para cubrir totalmente la resistencia de inmersión. d) Calcular el error de exactitud en la obtención de la capacidad térmica específica del agua. Equipo y materiales necesarios 1 calorímetro con tapa. Una vez cerrado el circuito. espere a que la temperatura del agua sea de un par de grados [°C] por arriba de la que midió en la actividad anterior.a) Obtener el modelo gráfico del calor suministrado (Q) en función de la temperatura (T) de una sustancia. b) Obtener el modelo matemático de la gráfica del inciso anterior. integrada a la tapa del calorímetro. llene la tabla 1 . Temperatura (T) del agua: ______21_____ [°C] Actividad 2 Arme el dispositivo experimental mostrado en el diagrama. Considerando que esta última será la temperatura inicial de la sustancia y que a partir de este instante (t 0 =0) se empieza a medir el tiempo. Verifique que la resistencia de inmersión esté cubierta por el líquido. sin dejar de agitar suavemente el contenido del calorímetro. Tenga mucho cuidado de no dar energía a la resistencia cuando esté fuera del líquido. c) Determinar la capacidad térmica (C) y la capacidad térmica específica a presión constante (cP) de la sustancia empleada. agitador y resistencia de inmersión 1 vaso de precipitados de 600 [ml] 150 [g] de agua líquida 1 balanza de 0 a 610 [g] 1 fuente de poder con amperímetro y voltímetro 2 cables de conexión largos 1 termómetro de inmersión de – 20 a 150 [°C] 1 cronómetro digital 1 jeringa de 10 [ml] Actividad 1 Mida una masa de 150 [g] de agua en su fase líquida y mida su temperatura. 0375 187861.5 1441.9 2.6750 4774 m= 6(703387. dibuje el modelo gráfico del calor suministrado (Q).2225 36030.0375 33 10 538. en [°C].9 2. x [T] y [Q] xy x² Temperatura 1 23 0 0 529 Temperatura 2 25 1441.74 5.5 6060.945) 331303. del agua.2225 27 4 205. T [°C] ΔT [°C] Δt [s] Vab [V] I [A] Q [J] 23 0 0 5. Con el método de mínimos cuadrados.7628 729 Temperatura 4 29 4664.85 5.2875 81979.2875 29 6 316.415 Actividad 3 Con base en la tabla anterior.9 2.29 = =788.9825 31 8 410.5 0 25 2 97.9825 135284.5 3036.85 5.9450 703387.27 5. determine también el modelo matemático de dicha función.8173 6(4774)−(168)² 420 2 . No deje de agitar el contenido y considere que el funcionamiento del cronómetro debe ser continuo así como el de la fuente de poder.que a continuación se muestra.5 7946.4925 841 Temperatura 5 31 6060.4150 262231.675)−(168)( 23148. en función de la temperatura (T).9 2. en [J].9 2.9 2.5625 625 Temperatura 3 27 3036.1625 961 Temperatura 6 33 7946.5 4664.71 5.6950 1089 Sumatoria 168 23148. 8173 J = =5258.7285 6 (4774 )−(168) ² 420 La ecuación de la mejor recta buscada es: y=788.817 3 x−18228. No olvide las unidades correspondientes.945( 4774)−168 (703387.8173 J Δ° C Capacidad térmica específica a presión constante (cP): pendiente 788.782 masa 0. determine la capacidad térmica y la capacidad térmica específica a presión constante de la sustancia.97 = =−18228.15 kg ° C Actividad 5 3 .b= 23148. Capacidad térmica (C): 788.7285 Actividad 4 Apoyándose en el modelo matemático anterior.675) −7656065. 294. 4 .Calcule el porcentaje de exactitud en el valor de la capacidad térmica específica a presión constante del agua en su fase líquida. Con base en la actividad 1.782∨ ¿ (100)=25.15 [K] 3. ¿cómo podría explicarse la ley cero de la termodinámica? La ley cero nos dice que dos cuerpos que estén en contacto aumentan o disminuyen su temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico (esto es que ambos se encuentren al misma temperatura). Considere que el valor patrón de esta propiedad es cP = 4186 [J/(kg Δ°C)] ¿ 4186−5258. 2.62 41 86 ¿ ¿ Vp−Vt ∨ (100)=¿ Vp E=¿ Expresiones matemáticas necesarias {Q} = P Δt P = Vab I {Q}sensible = m cP ΔT Método de mínimos cuadrados: m= n ∑ x i yi−(∑ x i)(∑ y i) n∑ x i²−(∑ x i) ² b= (∑ yi)(∑xi ²)−(∑ xiyi)(∑ xi) n ∑ x i ²−(∑ x i) ² Cuestionario 1. Exprese el resultado de la actividad 1 en la escala de temperatura absoluta del SI. Haga la gráfica de calor suministrado (Q) en función de la temperatura de la sustancia (T) de manera que ambas variables estén en el SI. En la actividad 1 pudimos constatar lo al agregar agua al calorímetro y posteriormente introducir el termómetro que nos permitió medir la temperatura del sistema (agua y calorímetro). 5.225 300.983 304.288 302.038 306.415 4. Compare la gráfica del punto anterior con la que obtuvo en la actividad 3.15 4664.T (K) Q(J) 296. 5 . ¿qué puede concluir? La pendiente es casi la misma por lo que el intervalo de la diferencia de calor es igual.15 7946.15 3036. Clasifique las propiedades de la actividad 4 en intensivas o extensivas. Justifique su respuesta.15 1441.15 6060.15 0 298. ¿Es el calor una propiedad de las sustancias? ¿Por qué? No. Es una propiedad intensiva ya que la temperatura de un cuerpo no varía independientemente de la cantidad de sustancia que usemos. Unidades Dimensión Capacidad térmica J kgm² = ° K s ²° K ML2T-2 Capacidad térmica Específica J m² = kg ° K s ² ° K L²T-2 Θ Θ -1 -1 Conclusiones A través de este experimento pudimos obtener el modelo gráfico y matemático del calor suministrado lo que nos permitió determinar la capacidad térmica y la capacidad 6 .La capacidad térmica es una propiedad extensiva ya que su valor depende de la masa de la sustancia. La capacidad térmica específica es de tipo intensiva ya que no depende de la cantidad de masa de la sustancia. Porque no depende del tipo de sustancia 8. La capacidad térmica se define como la cantidad de energía necesaria para elevar en un grado la temperatura de una masa unitaria 6. ¿Es la temperatura una propiedad intensiva o extensiva? Explique. sus unidades y su expresión dimensional (ambas en el SI). Elabore una tabla donde se indiquen las cantidades físicas involucradas en esta práctica. a mayor cantidad de masa más energía calorífica se necesita para elevar su temperatura. Intensiva porque no depende de la cantidad de masa ni del tamaño del cuerpo. es igual en todos los puntos del cuerpo 7. Ya que la capacidad térmica se define como la cantidad de energía necesaria para elevar su temperatura en un grado Celsius. a partir de los datos se realizaron las gráficas. esto permitió ver la relación entre calor y temperatura. usando el método de cuadrados mínimos. en cambio la capacidad térmica y la capacidad térmica específica si consideran la masa. Chibras Guillermo Luis Javier La temperatura no es una propiedad física intensiva puesto que no depende de la masa ni de la cantidad de sustancia. También se realizó el modelo matemático.térmica específica. Pero pese a todo nos dimos cuenta que para subir la temperatura del agua es necesario administrarle una fuerte cantidad de energía. esto se pudo haber debido a una mala sincronización al momento de tomar los datos. se realizaron los experimentos. Rodríguez Herrera Tonatiuh En la práctica analizamos de manera práctica lo que es la temperatura y el calor. mostrando el calor suministrado en función de la temperatura. Estas capacidades térmicas estuvieron alejadas a la cantidad de referencia que se ha establecido. Con los datos que se obtuvieron de manera experimental se determinó la capacidad térmica (C) y la capacidad térmica específica a presión constante (c P) del agua. Pese a todo. usando el concepto de capacidad térmica y capacidad térmica específica. Romero Hurtado Eduardo David Para poder comprender el comportamiento de la transferencia de energía en forma de calor. Los puntos obtenidos experimentalmente se encuentran muy lejos de formar una línea recta. el hecho de que la temperatura de los mares subiera tan solo un grado. nos dice que el agua está absorbiendo increíbles cantidades de calor y esto hay que tomarlo mucho en cuenta. para obtener un modelo lineal. mientras uno leía el termómetro otro tomaba el tiempo y esto causó que el porcentaje de error estuviera alto. Al analizar los resultados se vuelve evidente que los datos arrojados difieren de la cantidad de referencia lo que indica que el porcentaje de error fue elevado lo que atribuyó a errores de paralaje. esto es debido a que en el proceso de 7 . Lo que puedo concluir con respecto al análisis de la gráfica es que el calor y la temperatura tienen una relación directamente proporcional ya que la gráfica se comportó de manera casi lineal. En la práctica obtuvimos un porcentaje de error un poco alto. esta práctica nos permitió notar que la capacidad térmica es una propiedad extensiva ya que depende de la masa y que la capacidad térmica específica es una propiedad intensiva que no depende de la masa. debido a que cada uno de los miembros del equipo estaba tomando una lectura diferente. con este simple experimento podemos deducir por qué muchos científicos están preocupados por la subida de temperatura de los mares. esto debido a errores al tomar las mediciones. M. 6a Edición Mc Graw-Hill. 1999 8 .: Termodinámica. A. Y. : Fundamentos de Termodinámica Técnica.E. ● Wark. Boles. Mc Graw-Hill. Finalmente al momento de obtener el valor de la capacidad térmica específica del agua. se obtuvo un valor considerablemente diferente al valor de referencia Olguin Cabrera Armando Isais Bibliografía. Gabriel A.M.recopilación de datos no se realizó la agitación del agua de manera correcta provocando que la temperatura no fuera uniforme en el líquido lo que finalmente ocasionó que al momento de realizar el ajuste por cuadrados mínimos se obtuviera un valor diferente al esperado en la capacidad térmica (pendiente de la recta). 1996. Martín Bárcenas Escobar e Ing.K. D.A.J.N. Ed. esto es dividiendo el valor de la pendiente obtenida entre el valor de la masa.1.: Física Vol. Shapiro.: Termodinámica. H. ● MÉTODO DE MÍNIMOS CUADRADOS. Richards. Halliday. S. 1999. 4ta Edición México Compañía Editorial Continental. ● Moran .. 2001 ● Cengel. K. Reverte. Ing. Jaramillo Morales ● Resnick.