Laboratorio 12 Termodinámica (solución)

Laboratorio 12Termodinámica

(solución)

Objetivos:

Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica

Universidad AustralValdivia, Chile

Aplicar los conceptos de termodinámica.

www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

Guía


1. Calor especifico del aluminio

Ayuda:

- determine el calor del agua y aluminio antes de la mezcla y de la mezcla misma (analítico)- despeje en función del calor específico del aluminio (analítico)- estime la temperatura del agua antes de la mezcla (calculo)- estime la temperatura del agua después de la mezcla (calculo)- determine los parámetros que le faltan (analítico)- calcule el calor especifico (calculo)- que energía entrego el agua al aluminio (calculo)?- como habrá afectado el resultado del experimento que durante el proceso se evaporara agua? (comentario)

Repaso


Ejemplo mezcla:

Caso calculo temperatura final

Caso calculo capacidad especifica

Guía


La temperatura baja inicialmente como y=Ax+B A=-0.013 C°/s, B=92.8°CTiempo de introducción: t=326 s valor de la curva en dicho tiempo: 88.56°CLa temperatura continua bajando como y=Ax+B A=-0.0078 C°/s, B=88.9°CTiempo de introducción: t=326 s valor de la curva en dicho tiempo: 86.36°CLa temperatura ambiental es de 20.3°CLa ecuación con que se trabaja es:

La masa del agua se obtiene restando de la masa final (517.5g) la del calorímetro (333.8g) = 183.7 gLa masa del aluminio es de 26.8 g y el calor especifico del agua 1 cal/g.El calor especifico es 0.2288 cal/g o 0.958 J/g.El agua entrego

= 405 cal=1696 J

La evaporación lleva a un enfriamiento adicional que simula que el aluminio requiere de mas energía para subir la temperatura que subió, o sea la capacidad calórica resulta mayor a lo que realmente es.

Guía


2. Calor latente del hielo

Ayuda:- determine el calor que el agua entregara al hielo (analítico)- determine el calor que el hielo recibirá del agua incluyendo el calor para derretirlo (analítico)- iguale las dos expresiones anteriores y despeje en función del calor latente (analítico)- prepare el vaso Dewar pesándolo (medición) - introduzca el agua caliente y vuélvalo a pesar (medición) - mida la temperatura del agua antes de la mezcla (medición)- estime la temperatura del agua después de la mezcla (medición)- pese el vaso Dewar una vez terminado el experimento (medición)- calcule el calor latente (calculo)- repita los cálculos con los datos de la demostración

Repaso


Ejemplo cambio de fase:

Caso calculo temperatura final

Caso calculo de calor latente

Guía


Peso del Dewar vacio: 220 gPeso del Dewar con agua: 400 gPeso del agua: 180 gPeso del Dewar con hielo: 450 gPeso hielo: 50 g

Temperatura agua: 85°CTemperatura hielo: 0°CTemperatura final: 54.5°C

= 79 cal/g

Guía


3. Traspaso de energía y dilatación térmica

Ayuda:- determine la ecuación de traspaso de calor para el caso que el vaso Dewar solo pierde por las superficies del agua (analítico)- iguale el flujo de calor a la perdida de calor de la mezcla (analítico)- calcule los coeficientes de traspaso de calor del calorímetro para los cuatro casos usando las curvas de las mediciones demostración: + agua caliente antes de introducir el aluminio + agua caliente con elementos de aluminio + agua caliente antes de introducir el hielo + agua caliente tras derretirse el hielo considere “despreciable” el efecto de la rejilla y de la termocupla (medidor) para la realización del calculo

Repaso


Ejemplo traspaso de calor:

3.5 cm0.003848 m2

9.090 cal/m2 s38.06 J/m2 s

5.824 cal/m2 s24.39 J/m2 s

Solo agua

Agua con aluminio

Guía


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