Equivalencia Calor Trabajo

EQUIVALENCIA CALOR TRABAJO
Objetivo
Que el alumno reflexione sobre los cambios y transformaciones energéticas, que aplique la primera ley de la termodinámica para determinar experimentalmente el equivalente mecánico del calor y el calculo de W, Q, U y H para un sistema termodinámico.
Materiales
1Termometro digital, 1 Vaso de Dewar, 1 Resistencia eléctrica , 1 Tapón de hule, Una probeta, unvaso de precipitados, 1 cronometro.
Desarrollo experimental
PRIMERA PARTE

Poner a calentar aprox. 400 ml de agua en el vaso de precipitados con la resistencia
Conectar la resistencia y registrar la temperatura del vaso cada 5 segundos hasta que la temperatura alcance los 60ºC
Trasladar 100ml de agua hirviendo al vaso Dewar (tapado), agitar y registrar la temperatura cada 30 segundospor 5 min.
Coloca en el vaso Dewar 100mL de agua a temperatura ambiente y registrar la temperatura Hasta que se alcance el equilibrio
Coloca en vaso de precipitados 275mL de agua. Después el profesor pasará a medir la resistencia del dispositivo eléctrico
Segunda parte

Realizar los cálculos y anexarlos a las tablas correspondientes

Manejo de datos:
SEGUNDOS | TEMPERATURA °C |
30 |48.6 |
60 | 48.2 |
90 | 48 |
120 | 47.8 |
150 | 47.7 |
180 | 47.5 |
210 | 47.2 |
240 | 47.1 |
270 | 46.9 |
300 | 46.8 |
Promedio | 47.58 |
TABLA 1. TABLA 2.
SEGUNDOS | TEMPERATURA °C |
30 | 21.5 |
60 | 21.7 |
90 | 21.8 |
120 | 21.8 |
150 | 21.8 |
180 | 21.8 |
210 | 22.1 |
240 | 22.1 |270 | 22 |
300 | 21.9 |
Promedio | 21.85 |

Magnitudes |
Voltaje | 129.5 V |
Resistencia | 31.3 Ω |
Tabla 3
Tiempo (s) | Welec (J) | Ti (°C) | Tf (°C) | ΔT = Tf – Ti (°C) | QH2O (cal) | QK (cal) | QAbs (cal) | J = Welec/ Qabs (J/cal) |
5 | 2678.95 | 23.8 | 29.1 | 5.3 | 1457.5 | 187.88 | 1709.6 | 1.567 |
10 | 5357.9 | 23.8 | 32.2 | 8.4 | 2310 | 297.78 | 2709.6 | 1.977 |15 | 8036.86 | 23.8 | 34.5 | 10.7 | 2942.5 | 379.31 | 3451.6 | 2.731 |
20 | 10715.8 | 23.8 | 36.9 | 13.1 | 3602.5 | 464.39 | 4225.8 | 2.535 |
25 | 13394.7 | 23.8 | 39.3 | 15.5 | 4262.5 | 549.47 | 4999.9 | 2.679 |
30 | 16073.7 | 23.8 | 41.9 | 18.1 | 4977.5 | 641.64 | 5838.7 | 2.753 |
35 | 18752.6 | 23.8 | 44.5 | 20.7 | 5692.5 | 733.81 | 6677.4 | 2.808 |
40 | 21431.6 | 23.8 | 47 | 23.2 |6380 | 822.44 | 7483.8 | 2.863 |
45 | 24110.5 | 23.8 | 49.3 | 25.5 | 7012.5 | 903.97 | 8225.8 | 2.931 |
50 | 26789.5 | 23.8 | 51.4 | 27.6 | 7590 | 978.42 | 8903.2 | 3.008 |
55 | 29468.5 | 23.8 | 53.7 | 29.9 | 8222.5 | 1059.9 | 9645.1 | 3.055 |
60 | 32147.4 | 23.8 | 56 | 32.2 | 8855 | 1141.5 | 10387 | 3.095 |
65 | 34826.4 | 23.8 | 58.7 | 34.9 | 9597.5 | 1237.2 | 11258 | 3.093 |
70 |37505.3 | 23.8 | 61.3 | 37.5 | 10312.3 | 1329.4 | 12096.7 | 3.1 |
| Prom J: | 2.728 |

K=-mH2O,ccH2Oteq-tH2O,c-mH2OfcH2Oteq-tH2Ofteq-tH2Of-
K=100g1calg°C47.58°C-82.5°C-100g1calg°C47.58°C-23.8°C47.58°C-23.8°C = 35.45 cal
Welec = V2Rt= 129.5V231.3Ω5seg=2678.95J
QH2O = mH2OcH2O∆T = (275g)(1Cal/g°C)(5.3°C) = 1457.5 cal
QK = K∆T = (35.45cal)(5.3°C) = 187.88 cal
QAbs = (mH2OCH2O + K)∆T =[(275g)(1cal/g°C)+35.45cal](5.3°C) = 1709.6 cal
J = Welec/QAbs = 2678.95J/1709.6cal = 1.567 J/cal
Porcentaje de error:
%E =4.184-2.7284.184x100=34.8%

Análisis de resultados
En la práctica se observa que siempre por ley cero de la termodinámica los sistemas quieren alcanzar el equilibrio, a menos que se le aplique trabajo para impedirlo, con forme se le aplica una trabajo, la temperatura se va avolver dependiente de este. En nuestro caso, le aplicamos trabajo con una resistencia eléctrica, que a medida de que la colocábamos su temperatura iba aumentando considerablemente. Por medio de ecuaciones podemos calcular el trabajo realizado para cada fracción de tiempo.
Nuestro porcentaje de error es algo elevado debido a que no tomamos con precisión el tiempo indicado del equilibrio, también se...