Infome fisica calorimetria

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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA CAMPUS SANTIAGO LABORATORIO FIS 130
PRIMER SEMESTRE 2009

Temperatura y calorimetría


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RESULTADOS

En el presente informe se procederá a entregar los valores obtenidos en las experienciasrealizadas, para ello, en la parte de resultados, análisis, y conclusiones, este se dividirán en dos partes: Temperatura y Calorimetría.

* Temperatura: En esta primera parte, se realizaron dos experiencias.
La primera fue elevar la temperatura del sistema “agua-termómetro (de alcohol)”, utilizando un hervidor eléctrico, hasta la temperatura de ebullición del agua que, en las condicionesen las cuales se realizó la experiencia, fue de 97 [ºC]. Luego se procedió a retirar el termómetro del agua dejándolo enfriar a temperatura ambiente (23 [ºC]) y se hizo lectura de su temperatura cada cierto período de tiempo. Los datos obtenidos se han reunido en la tabla 1 (ver apéndice), con la cual se construyó el gráfico 1.

Gráfico 1: Relación exponencial T-Ta y el Tiempo.

La ecuaciónobtenida del gráfico 1 es:

T-Tambiente=62,604∙e-0,014∙t (1)

Donde T es la temperatura final del sistema y t, el tiempo.
De la ecuación (1) se puede observar que el valor de la constante k=0,014.

La segunda experiencia básicamente fue la misma que la anterior, solo que en vez de dejar enfriar el termómetro solo, se dejo enfriar el sistema termómetro-agua partiendo desde los 97 [ºC].Luego de hacer lectura del termómetro cada cierto tiempo, los datos se reunieron en la tabla 2 (ver apéndice) para posteriormente construir el gráfico 2.

Gráfico 2: Relación exponencial T-Tay el Tiempo.

Del gráfico 2 se extrae la siguiente ecuación:

T-Tambiente=73,589∙e-0,0005∙t (2)

De la cual se obtiene k=0,0005
* Calorimetría

En esta tercera parte de la experiencia se sometióa calentar el sólido a estudiar para luego sumergirlo en el calorímetro con el fin de obtener el calor específico
Obteniendo la siguiente tabla:

| Masa Inicial agua[g] | T° Inicial agua [°C] | T° Final Sistema[°C] | Calor Específico [cal/g °C] |
Cobre | 41,90 | 18 | 23,5 | 0,064 |
Zinc | 102,1 | 15 | 20,0 | 0,990 |
Acero | 74,60 | 20 | 25,5 | 0,098 |
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Tabla 3: Datoscalorimetría

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DISCUSIÓN Y ANÁLISIS
* Temperatura: De la ley de enfriamiento de Newton tenemos que la temperatura de un sistema varía en función del tiempo según la siguiente ecuación:

Tt=Ta+(T0-Ta)∙e-kt (3)

En esta experiencia se busca poder comprobar la veracidad de esta ecuación, pero para ello se debe reordenar la ecuación 3 segúnla manera en que Excel entrega la ecuación de los gráficos 1 y 2:

Tt-Ta=(T0-Ta)∙e-kt (4)

Donde Tt es la temperatura del sistema en función del tiempo; Ta, la temperatura ambiente; T0, la temperatura inicial del objeto o sistema a estudiar y k, una constante de proporcionalidad que depende de cada material (también conocida como constante de enfriamiento).
Si se analiza la ecuación (3), seobserva que esta nos entrega como resultado unidades de temperatura, pero no conocemos las unidades de k. Las unidades de medida de k están multiplicando a las unidades de tiempo, como no puede quedar la exponencial de unidades de medida, k está obligada a tener unidades de tiempo, pero como divisor (así se cancelan sus unidades con las del tiempo), por lo tanto las unidades de medida de k son:k=1T

Donde [T] representa las unidades de medida de tiempo.

En la primera experiencia se pudo observar que apenas se retiró el termómetro del agua hirviendo la temperatura de este comenzó a descender rápidamente, alrededor de 10 [ºC] en los primeros 10 segundos, y a medida que transcurría el tiempo y se acercaba a la temperatura de equilibrio con el medio ambiente, la velocidad con que...
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