tp fisica equilibrio termico
Páginas: 6 (1287 palabras)
Publicado: 15 de noviembre de 2015
Introducción
En este trabajo práctico analizaremos el fenómeno conocido como equilibrio térmico, en el que dos cuerpos (en este caso dos volúmenes iguales de alcohol y de agua) se colocan en contacto térmico e intercambian energía hasta igualar sus temperaturas. Para el trabajo se utilizará un calorímetro, que será descrito más adelante. El intercambio de energía entre diferentes cuerpos sepuede calcular mediante la ecuación:
0 = QAgua + QAlcohol + QRecipiente + QMedio
En el que Q es la energía intercambiada por cada sustancia diferente. El recipiente es el dispositivo experimental utilizado, y el medio es el aire del ambiente que también puede llegar a intercambiar energía.
Si formulamos como primera hipótesis que el calorímetro es adiabático (El intercambio de energía con el medioes mínimo o inexistente) entonces podríamos considerar a QMedio como 0, y la ecuación quedaría:
0 = QAgua + QAlcohol + QRecipiente
Si también consideramos en una segunda hipótesis que el recipiente no intercambia una cantidad significativa de energía entonces la ecuación se simplificaría a:
0 = QAgua + QAlcohol
Resumiendo, la primera hipótesis consiste en considerar el recipiente en el que seencuentran los líquidos adiabático, y la segunda consiste en despreciar el intercambio de energía con el recipiente.
Procedimiento experimental
Para la realización del trabajo práctico se utilizó un calorímetro, que consistía en un recipiente de telgopor con una lámina de aluminio en el medio, lo que lograba crear dos compartimentos que están en contacto térmico. A su vez este recipiente seintrodujo en una lata rodeada de gomaespuma para intentar aislar térmicamente al dispositivo con el medio ambiente. Para poder medir la temperatura de los líquidos en el calorímetro se hicieron dos agujeros en los que se introdujeron dos termómetros digitales, y para que la temperatura varíe uniformemente se utilizó un agitador para ambos líquidos. Cabe aclarar que los termómetros eran del estilopincha carne, y se los introdujo dentro de una lapicera para que no perforen el recipiente de telgopor.
El trabajo consistió en colocar 100 ml de agua en uno de los espacios del calorímetro a temperatura ambiente. Este volumen se midió utilizando una probeta. Luego se extrajo de la heladera una botella de alcohol y utilizando una probeta distinta (para que no se mezcle con los restos de agua) semidieron también 100 ml y se colocaron en el segundo espacio del calorímetro. Una vez que se colocaron los líquidos en equilibrio térmico rápidamente se cerró la tapa, se colocaron los termómetros en su lugar y a partir de este momento se empezó a revolver suavemente con el agitador hasta el final de la experiencia. El termómetro correspondiente al alcohol al estar en temperatura ambiente primero setuvo que enfriar. Una vez que el termómetro dejó de descender, con un cronómetro se empezó a contar el tiempo que transcurría, y cada 30 segundos se anotaban los valores de los termómetros. Consideramos como equilibrio térmico cuando luego de 3 mediciones los valores de temperatura en ambos termómetros eran iguales.
Respecto a la precisión de los instrumentos de medición la probeta tenía comomínima unidad 2 ml, por lo tanto se utilizó ese valor como incerteza. Respecto a los termómetros también se utilizó la mínima unidad diferenciable: 0,1 ºC. En la medición del tiempo se utilizó como incerteza 0,6 segundos ya que la temperatura podía variar mientras se leían los valores.
Análisis y Resultados
Luego del procedimiento experimental volcamos los valores obtenido en dos tablas que seencuentran a continuación.
Tabla 1
t
E t
T agua
ET agua
T alcohol
ET alcohol
0,0
0,03
25,5
0,1
10,4
0,1
0,5
22,5
12,8
1,0
21,3
13,2
1,5
20,8
14,2
2,0
20,4
15,1
2,5
20,0
15,9
3,0
19,8
16,4
3,5
19,5
16,9
4,0
19,4
17,2
4,5
19,2
17,5
5,0
19,1
17,7
5,5
19,1
18,0
6,0
19,0
18,1
6,5
18,9
18,2
7,0
18,9
18,3
7,5
18,9
18,4
8,0
18,9
18,5
8,5
18,9
18,5...
En este trabajo práctico analizaremos el fenómeno conocido como equilibrio térmico, en el que dos cuerpos (en este caso dos volúmenes iguales de alcohol y de agua) se colocan en contacto térmico e intercambian energía hasta igualar sus temperaturas. Para el trabajo se utilizará un calorímetro, que será descrito más adelante. El intercambio de energía entre diferentes cuerpos sepuede calcular mediante la ecuación:
0 = QAgua + QAlcohol + QRecipiente + QMedio
En el que Q es la energía intercambiada por cada sustancia diferente. El recipiente es el dispositivo experimental utilizado, y el medio es el aire del ambiente que también puede llegar a intercambiar energía.
Si formulamos como primera hipótesis que el calorímetro es adiabático (El intercambio de energía con el medioes mínimo o inexistente) entonces podríamos considerar a QMedio como 0, y la ecuación quedaría:
0 = QAgua + QAlcohol + QRecipiente
Si también consideramos en una segunda hipótesis que el recipiente no intercambia una cantidad significativa de energía entonces la ecuación se simplificaría a:
0 = QAgua + QAlcohol
Resumiendo, la primera hipótesis consiste en considerar el recipiente en el que seencuentran los líquidos adiabático, y la segunda consiste en despreciar el intercambio de energía con el recipiente.
Procedimiento experimental
Para la realización del trabajo práctico se utilizó un calorímetro, que consistía en un recipiente de telgopor con una lámina de aluminio en el medio, lo que lograba crear dos compartimentos que están en contacto térmico. A su vez este recipiente seintrodujo en una lata rodeada de gomaespuma para intentar aislar térmicamente al dispositivo con el medio ambiente. Para poder medir la temperatura de los líquidos en el calorímetro se hicieron dos agujeros en los que se introdujeron dos termómetros digitales, y para que la temperatura varíe uniformemente se utilizó un agitador para ambos líquidos. Cabe aclarar que los termómetros eran del estilopincha carne, y se los introdujo dentro de una lapicera para que no perforen el recipiente de telgopor.
El trabajo consistió en colocar 100 ml de agua en uno de los espacios del calorímetro a temperatura ambiente. Este volumen se midió utilizando una probeta. Luego se extrajo de la heladera una botella de alcohol y utilizando una probeta distinta (para que no se mezcle con los restos de agua) semidieron también 100 ml y se colocaron en el segundo espacio del calorímetro. Una vez que se colocaron los líquidos en equilibrio térmico rápidamente se cerró la tapa, se colocaron los termómetros en su lugar y a partir de este momento se empezó a revolver suavemente con el agitador hasta el final de la experiencia. El termómetro correspondiente al alcohol al estar en temperatura ambiente primero setuvo que enfriar. Una vez que el termómetro dejó de descender, con un cronómetro se empezó a contar el tiempo que transcurría, y cada 30 segundos se anotaban los valores de los termómetros. Consideramos como equilibrio térmico cuando luego de 3 mediciones los valores de temperatura en ambos termómetros eran iguales.
Respecto a la precisión de los instrumentos de medición la probeta tenía comomínima unidad 2 ml, por lo tanto se utilizó ese valor como incerteza. Respecto a los termómetros también se utilizó la mínima unidad diferenciable: 0,1 ºC. En la medición del tiempo se utilizó como incerteza 0,6 segundos ya que la temperatura podía variar mientras se leían los valores.
Análisis y Resultados
Luego del procedimiento experimental volcamos los valores obtenido en dos tablas que seencuentran a continuación.
Tabla 1
t
E t
T agua
ET agua
T alcohol
ET alcohol
0,0
0,03
25,5
0,1
10,4
0,1
0,5
22,5
12,8
1,0
21,3
13,2
1,5
20,8
14,2
2,0
20,4
15,1
2,5
20,0
15,9
3,0
19,8
16,4
3,5
19,5
16,9
4,0
19,4
17,2
4,5
19,2
17,5
5,0
19,1
17,7
5,5
19,1
18,0
6,0
19,0
18,1
6,5
18,9
18,2
7,0
18,9
18,3
7,5
18,9
18,4
8,0
18,9
18,5
8,5
18,9
18,5...
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