Este documento describe un experimento para determinar la cantidad de energía térmica transferida durante la mezcla de agua caliente y fría utilizando calorímetros y termómetros. Se midieron las temperaturas iniciales y finales del agua caliente y fría en varios ensayos, y los cálculos muestran que la energía térmica total se conserva aunque se distribuye entre las muestras de agua.
Prueba de evaluación Geografía e Historia Comunidad de Madrid 4ºESO
Ultimo informe de fisica ii
1. I.- OBJETIVOS:
1.1 Usando la definición de caloría, determinar la cantidad de energía
térmica que es transferida durante la mezcla de agua caliente y fría.
1.2 Determinar si la energía térmica se conserva en este proceso.
II.- MATERIALES:
- Calorímetros (Max. temperatura 100°C) Pasco Scientific.- El
calorímetro es el instrumento que mide dicha energía. El tipo de
calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y
perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un
termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita
el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se
comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica
del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente
corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse
fácilmente.
- Termómetro.- Marca Extech Thermoter. instrumento empleado
para medir la temperatura. El termómetro más utilizado es el de
mercurio, formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme
comunicado por un extremo con una ampolla llena de mercurio. El
conjunto está sellado para mantener un vacío parcial en el capilar.
Cuando la temperatura aumenta, el mercurio se dilata y asciende
por el capilar. La temperatura se puede leer en una escala situada
junto al capilar. El termómetro de mercurio es muy utilizado para
medir temperaturas ordinarias; también se emplean otros líquidos
como alcohol o éter.
- Agua caliente y agua fría.
- Cocinilla.
III.- METODOLOGIA:
a. Determine la masa del calorímetro
b. Llene el calorímetro con agua fría hasta aproximada mente 1/3
del volumen del calorímetro, pese el conjunto.
c. Llene el segundo calorímetro con agua caliente
aproximadamente 1/3 del volumen, pese el conjunto.
d. Mida la temperatura del agua caliente y fría.
e. Inmediatamente después de medir las temperaturas, añadir el
agua cliente al agua fría y agite con el termómetro hasta que la
temperatura se estabilice.
f. Repita el experimento dos veces con masas de agua a
diferentes temperaturas.
2. IV.- CUESTIONARIO:
1. ¿Cuál tuvo mas energía térmica, los dos depósitos de agua antes de que
fueran mezcladas o después de fueran mezcladas?.¿Fue conservada la
energía?
- Se tuvo mayor energía térmica antes de que las muestras fueran
mezcladas ya que La mayor cantidad de energía térmica se
encuentran en los depósitos de agua caliente y la menor en los
depósitos de agua fría.
Según los resultados obtenidos no hay conservación de energía en
experimento.
2. Distinguir alguna fuente no deseada de la perdida de o ganancia de calor que
podría haber tenido algún efecto sobre el experimento.
- Hay pérdida de energía que se disipa en el aire debido a que el
experimento se realizo sin las precauciones adecuadas.
- Existe también perdida de energía térmica al medir la temperatura.
- El traslado de muestras de un recipiente a otro también es otro factor
de perdida de energía.
3. Si 200 gr. de agua a 85° C fueron añadidos a 150 gr. de agua a 15° C, ¿Cuál
podría ser la temperatura final de equilibrio de la mezcla?
- Utilizando el principio de la calorimetría:
=∆ cedisoQ ganadoQ∆
2211 )()( TmaguaCTmaguaC ee ∆=∆
(200 gr)(85°C - T) = (150 gr) (T - 15°C)
1700°C - 20T = 15T - 225°C
T = 55°C
4. Los pioneros encontraron que una tina colocada él en sótano de un almacén
evitaba que se congelara la comida en las noches muy frías. Explique, como
es esto.
- El fenómeno es el mismo que se produce en la región del altiplano con
el lago Titicaca, las aguas del lago almacenan energía térmica en el
día, y esta energía es liberada en las noches cuando la temperatura es
muy baja, esto logra el equilibrio térmico.
3. 5. Una patata envuelta en una hoja de aluminio se cuece en un horno, luego se
saca y se quita el aluminio. Este se enfría mucho mas rápidamente que la
patata, ¿por qué?
- El aluminio es un metal y todos los metales tienen la propiedad de
disipar calor, en este caso la patata puede retener el calor por mucho
más tiempo que el aluminio.
VI.- CONCLUSIONES:
Se determino la cantidad de energía térmica transferida durante la
mezcla del agua caliente con el agua fría.
Se determino la cantidad de energía térmica que se conserva en este
procesos demostró el principio fundamental de la termodinámica, que
la variación de calor cedido es igual a la variación de calor.
VII.- RECOMENDACIONES:
- Tener cuidado al utilizar la cocinilla eléctrica, porque se pueden
quemar; y utilizar los instrumentos como se nos indica para no sufrir
alguna lesión.
- Siempre prestar atención a las indicaciones que nos da el profesor
para así en clase o práctica no estar perdidos.
VIII.- BIBLIOGRAFIA:
- MAIZTEGUI-SABATO: “FÍSICA”
Edit. Kapelusz, Argentina 1973.
- TIPLE, P: “FÍSICA GENERAL Y EXPERIMENTAL”
Edit Reverte, España 1993
4. ANEXOS:
Datos
TABLA Nº I
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3
calM 12.3 gr. 12.3 gr. 12.3 gr.
friaaguacalM + 163.8 gr. 197.7 gr. 186.9 gr.
calienteaguacalM + 153.9 gr. 217.5 gr. 190.2 gr.
friaaguaT 14°C 14°C 14°C
calienteaguaT 65°C 62°C 65°C
finalT 36°C 35°C 37°C
finalM 305 gr. 402 gr. 364 gr.
- Cálculos
De sus datos haga los cálculos necesarios para determinar la masa de
agua caliente y agua fría que fueron mezcladas y también los cambios
de temperatura.
Usando las ecuaciones mostradas calcular la variación de calor, el
calor ganado por el agua caliente y fría.
)1)()(( CgrcalTMQ friofriaaguafrio ∆=∆
)1)()(( CgrcalTMQ calientecalienteaguacaliente ∆=∆
TABLA Nº II
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3
friaaguaM 151.5 gr. 185 gr. 174.6 gr.
calienteaguaM 141.6 gr. 205.2 gr. 177.9 gr.
calienteT∆ 29°C 27°C 28°C
frioT∆ 22°C 21°C 23°C
frioQ∆ 3333 cal 3893.4 cal 4015.8 cal
calM 12.3 gr. 12.3 gr. 12.3 gr.
- Análisis y cálculos
a. Ensayo 1
5. - Cálculo de las masas del agua caliente y fría
Para el agua fría:
=friaaguaM friaaguacalM + - calM
=friaaguaM (163.8 gr.) - (12.3 gr.)
=friaaguaM 151.5 gr.
Para el agua caliente:
=calienteaguaM calienteaguacalM + - calM
=calienteaguaM (153.9 gr.) - (12.3 gr.)
=calienteaguaM 141.6 gr.
- Cállculo de la variación de temperatura para el agua fría:
friaaguaT∆ = finalT - friaaguaT
friaaguaT∆ = ( 36°C - 14°C )
friaaguaT∆ = 22°C
- Cálculo de la variación de temperatura para el agua caliente:
calienteaguaT∆ = calienteaguaT - finalT
friaaguaT∆ = ( 65°C - 36°C )
calienteaguaT∆ = 29°C
- Cantidad de calor absorbido por el agua fría:
)1)()(( CgrcalTMQ friofriaaguafrio ∆=∆
)1)(22)(5.151( CgrcalCgrQ frio °=∆
6. =∆ frioQ 3333 cal
- Cantidad de calor cedido por el agua caliente:
)1)()(( CgrcalTMQ calientecalienteaguacaliente ∆=∆
)1)(29)(6.141( CgrcalCgrQcaliente °=∆
=∆ calienteQ 4106.4 cal
b. Ensayo 2
- Cálculo de las masas del agua caliente y fría
Para el agua fría:
=friaaguaM friaaguacalM + - calM
=friaaguaM (197.7 gr.) - (12.3 gr.)
=friaaguaM 185.4 gr.
Para el agua caliente:
=calienteaguaM calienteaguacalM + - calM
=calienteaguaM (217.5 gr.) - (12.3 gr.)
=calienteaguaM 205.2 gr.
- Cálculo de la variación de temperatura para el agua fría:
friaaguaT∆ = finalT - friaaguaT
friaaguaT∆ = ( 35°C - 14°C )
friaaguaT∆ = 21°C
7. - Cálculo de la variación de temperatura para el agua caliente:
calienteaguaT∆ = calienteaguaT - finalT
friaaguaT∆ = ( 62°C - 35°C )
calienteaguaT∆ = 27°C
- Cantidad de calor absorbido por el agua fría:
)1)()(( CgrcalTMQ friofriaaguafrio ∆=∆
)1)(21)(4.185( CgrcalCgrQ frio °=∆
=∆ frioQ 3893.4 cal
- Cantidad de calor cedido por el agua caliente:
)1)()(( CgrcalTMQ calientecalienteaguacaliente ∆=∆
)1)(27)(2.205( CgrcalCgrQcaliente °=∆
=∆ calienteQ 5540.4 cal
c. Ensayo 3
- Cálculo de las masas del agua caliente y fría
Para el agua fría:
=friaaguaM friaaguacalM + - calM
=friaaguaM (186.9 gr.) - (12.3 gr.)
=friaaguaM 174.6 gr.
Para el agua caliente
=calienteaguaM calienteaguacalM + - calM
=calienteaguaM (190.2 gr.) - (12.3 gr.)
8. =calienteaguaM 177.9 gr.
- Cálculo de la variación de temperatura para el agua fría:
friaaguaT∆ = finalT - friaaguaT
friaaguaT∆ = ( 37°C - 14°C )
friaaguaT∆ = 23°C
- Cálculo de la variación de temperatura para el agua caliente:
calienteaguaT∆ = calienteaguaT - finalT
friaaguaT∆ = (65°C - 37°C)
calienteaguaT∆ = 28°C
- Cantidad de calor absorbido por el agua fría:
)1)()(( CgrcalTMQ friofriaaguafrio ∆=∆
)1)(23)(6.174( CgrcalCgrQ frio °=∆
=∆ frioQ 4015.8 cal
- Cantidad de calor cedido por el agua caliente:
)1)()(( CgrcalTMQ calientecalienteaguacaliente ∆=∆
)1)(28)(9.177( CgrcalCgrQcaliente °=∆
=∆ calienteQ 4981.2 cal
