Maquinas termicas

PRACTICA Nº 01
CONSERVACION DE LA ENERGIA
I.-OBJETIVO
1.1.-OBJETIVOS GENERALES:
Verificar la relación existente entre el trabajo eléctrico (mecánico) y el calor.
1.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS:
-Obtener el equivalente en agua en un calorímetro.
-Determinar la curva de equilibrio del calorímetro y verificar la conservación de la energía.
II.-TIEMPO:
4 horas.
III.-FUNDAMENTO TEORICO:El principio de conservación de la energía dice que si una cierta cantidad de energía de algún tipo se transforma completamente en calor, la variación de la energía térmica resultante debe ser equivalente a la cantidad de energía entregada.
Con el experimento realizado buscamos demostrar la equivalencia entre la energía a un sistema y el calor en el que se convierte, si la energía se mideen joule y el calor en calorías, nos proponemos también a encontrar la equivalencia entre estas unidades.
A la relación cuantitativa entre joule y calorías lo ll amaremos equivalente eléctrico (mecánico) del calor y lo denominaremos Je.
También sabemos que un joule es la unidad de energía del sistema internacional (1J=1N-m), y una caloría es la cantidad de calor que hay que suminístrale aun gramo de agua para elevarla su temperatura en un grado centígrado (14.5-115.5).
Un dispositivo muy útil para este experimento de termodinámica es el calorímetro de mezclas , que consiste en un recipiente con u una buena aislación térmica y que contiene un liquido (por lo regular agua), un termómetro y otros elementos , como un agitador y un calefactor(resistencia eléctrica), no debemosolvidar que el calorímetro participa como parte integrante en los procesos de transferencia de calor que se realicen en él y por tal m motivo es muy importante caracterizar su comportamiento térmico .
Equivalente en agua del calorímetro (Meq):
Si por algún método suministramos una cantidad de calor Q al sistema, la temperatura del calorímetro aumentara una cantidad ∆T. La relación entreestas cantidades será:
Q = (Cagua*magua+Ctermon*mtermon+Cxx*mxx)*∆T
Q= Cagua*(magua+ (Ctermon*mtermon+Cxx*mxx))*∆T
Cagua
Q=Cagua*(magua+ (Meq))*∆T
Cagua: calor especifico del agua
Ctermon: calor especifico del termómetro
Cxx: calor especifico del recipiente, agitador y demás elementos.
Meq tiene un significado físico simple el cualrepresenta una masa de agua cuya capacidad calorífica es igual a la del conjuntó constituidos por el termómetro, recipiente, agitador y todos los demás componentes del calorímetro.
Existen varios métodos para determinar el Meq: Uno delo modos mas simples es el de mezclado dos volúmenes de agua a distintas temperaturas, una masa de agua m1 aT1 (agua fría, una decena de grados debajo de la temperaturaambiente, Tamb), que se supone esta en el calorímetro junto a los demás componentes y otra masa de agua m2 a T2 (agua caliente, una decena de grados arriba de Tamb). Una vez medidas las temperaturas T1 y T2, los volúmenes de agua se mezclan en calorímetro, el cual se equilibrara térmicamente a una temperatura por conservación de la energía tenemos:
Q=Cagua*(m1+Meq)*(Tf-T1)=Cagua*m2*(T2-Tf)De donde
Meq=m2*((T2-Tf)/ (Tf-T1))
Dado que el calorímetro no está totalmente aislado del medio, siempre hay intercambio de calor entre el calorímetro y el medio, lo que altera la igualdad.
Para minimizar los errores sistemáticos introducidos por este cambio térmico con el medio es aconsejable partir de una decena de grados debajo de Tamb y procurar que la temperatura final, Tf estéuna cantidad similar de grados por arriba de Tamb, esto es,
T2-Tf =Tf-T1
De este modo, parte del calor que el medio que entrega al sistema antes de la mezcla es devuelto por el sistema al medio después de la mezcla.
Usando el procedimiento descrito, determinaremos el equivalente en agua de su calorímetro y su incertidumbre, Meq+-∆Meq
El principio de este experimento consiste en suministrar...