Pr Ctica 7





Objetivo:
Introducir el tema de energía y ver las interrelaciones de sus diversas formas de manifestación

Introducción:
La primera ley de la termodinámica es otra ley de la conservación de la energía que relaciona cambios en la energía interna, la energía asociada con laposición y la vibración de todas las moléculas de un sistema, con las transferencias de energía debidas al calor y al trabajo.
Hay dos maneras en que la energía se puede transferir entre un sistema y su entorno: haciendo el trabajo que requiere un desplazamiento macroscópico de un objeto con el uso de una fuerza y por el intercambio de energía interna que ocurre a través de la frontera del sistema, amenudo por el calor.
Inicialmente en el desarrollo de la termodinámica, antes de que los científicos se percataran de la conexión entre la termodinámica y la mecánica, el calor era definido en términos de los cambios de temperatura generados en un objeto, y una unidad separada de energía fue utilizada para el calor, la caloría.
En el siglo XIX, Joule ideó un experimento para demostrar que el calor noera más que una forma de energía, y que se podía obtener a partir de la energía mecánica. Dicho experimento se conoce como experimento de Joule para determinar el equivalente mecánico del calor.
Con su experimento, James Prescott Joule se propuso demostrar que se podía elevar la temperatura del agua transfiriéndole energía mecánica. En el interior de un recipiente se introduce 1 kg de agua a 14.5ºC.
Lo que encontró Joule fue que, para elevar la temperatura del kilogramo de agua hasta 15.5ºC (es decir, para conseguir una energía de 1000 calorías), la energía potencial de la masa debía disminuir en 4180 Julios. Por tanto, la equivalencia entre unidades de calor y energía es:
1 cal=4.186 J
En palabras más simples la caloría es definida como la energía necesaria para elevar la temperatura deun gramo de agua de 14.5 a 15.5 °C.

Material:
1 Calorímetro Dewar
1 Probeta
1 Cronómetro
1 termómetro

1 resistencia eléctrica
1 vaso de precipitados
1 probeta
Agua del grifo


PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Primera parte: Determinación de la
capacidad térmica del calorímetro









Segunda parte: Determinación del equivalente calor-trabajo








Resultados Primera parte
Datosexperimentales
Tiempo (min)
Tinicial (°C)
Tiempo (min)
Tinicial (°C)
0.5
22.30
5.5
45.6
1
22.70
6
45.5
1.5
22.70
6.5
45.4
2
22.70
7
45.3
2.5
22.70
7.5
45.2
3
22.70
8
45
3.5
22.70
8.5
44.7
4
22.80
9
44.5
4.5
22.80
9.5
44.4
5
22.80
10
44
Manejo de datos
Masa del agua fría

100 g
Masa del agua caliente

100 g
Calor específico del agua

1cal/g°C
Temperatura del agua fría

22.8°C
Temperatura del agua caliente

72°CTemperatura de equilibrio

45.8°C (obtenido de la gráfica que se anexa)
Tabla 1. Datos obtenidos para la parte 1
Tabla 2. Datos que se utilizarán para calcular la constante del calorímetro


CÁLCULOS
Las ecuaciones que se utilizaron para calcular la constante del calorímetro fueron:
Q ganado = -Q cedido
Q H2O fría + Q calorímetro = -Q H2O caliente
Q H2O fría= magua fría CH2O(Tequilibrio-Tinicial H2O fría)
Q calorímetro = k(Tequilibrio-Tagua fría)
Q H2O caliente= magua caliente CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2O caliente)
(magua fría CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2O fría))+( k(Tequilibrio-Tagua fría)) = - (magua caliente CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2O caliente) )

K= - (magua caliente CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2O caliente) )- (magua fría CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2Ofría))
Tequilibrio-Tagua fría
Sustituyendo con los datos obtenidos:

K= - (magua caliente CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2O caliente) )- (magua fría CH2O (Tequilibrio-Tinicial H2O fría))
Tequilibrio-Tagua fría

K= -((100g)( 1cal/g°C)( 45.8°C-72°C)) - ((100g)( 1cal/g°C)( 45.8°C-22.8°C))
45.8°C-22.8°C

Constante del calorímetro = 13.91 cal/°C
Resultados segunda parte
t(s)
Weléctrico (J)
Tinicial...