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Energía: Laboratorio N°2





Resumen:


Utilizando una muestra de agua a temperatura ambiente - dentro de un calorímetro - y 5 monedas de 100 pesos - aleación de cobre, níquel y aluminio - calentadas a 85°C, se demostró la ley 0 de la termodinámica, al poner en contacto el agua a temperatura ambiente con las monedas, estas interactúan cediendo y absorbiendo calor hastaigualar la temperatura en el sistema, llevándolo así al equilibrio térmico. Analizando los datos se pudo obtener el valor del calor específico de las monedas, el cual resultó ser: 0,1114 .

Conociendo el calor específico de la moneda, se realizó una segunda experiencia: Utilizando una de las monedas a temperatura ambiente, una caja aislante de aislapol y una lámpara incandescente. Se midió el valordel calor absorbido por la moneda, que resultó ser 5,39 cal.

















Introducción:

En éste trabajo experimental se analizó un fenómeno específico y muy cotidiano de la naturaleza, que rige todos los procesos de la vida, tanto físicos como químicos; que involucran el flujo de energía calórica entre sustancias o cuerpos a distinta temperatura en un determinado sistema.Dicho fenómeno corresponde a la Ley 0 de la Termodinámica, ésta plantea que ‘’el calor fluye entre dos cuerpos como resultado de una diferencia de temperatura entre ambos’’.

Dentro de los conceptos que definen a este fenómeno, se usarán para éste análisis experimental los siguientes:
Sistema semi-aislado: Porción de materia definida y parcialmente aislada, que será utilizada para estudiocientífico, donde la reacción no interactúa en su totalidad con el entorno.
Calor específico: Corresponde a la cantidad de calor necesario para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de sustancia.
Calor absorbido: Corresponde a la energía adquirida dentro de un sistema.
Calor cedido: Corresponde a la energía que se transfiere al entorno, luego de alcanzado el equilibrio.
Entorno:Todo lo que rodea el sistema empleado en el estudio.

Ya que el objetivo será analizar cuantitativamente esta experiencia, se utilizarán las siguientes ecuaciones matemáticas:
(Ecuación n°1)

Donde Q corresponde al calor, m la masa, el calor específico del material y la diferencia de temperatura.
De la cual derivan las siguientes:
(Ecuación n° 2)
Donde la suma entre calorabsorbido y cedido nos resulta cero.
(Ecuación n°3)
Luego por convención y solo para efectos matemáticos, siempre consideraremos el valor numérico del calor cedido con signo negativo, ya que éste representa el cuerpo que cede calorías.


(Ecuación n°4)
La diferencia de temperatura se obtendrá restando el valor de la temperatura final con el valor de la temperatura inicial.

Parael caso del experimento uno, el calor específico de la moneda se obtendrá con la siguiente fórmula:
(Ecuación n°5)


Y para efectos de cálculo del calor específico se tendrá la ecuación de calor absorbido, donde la constante K es conocida y corresponde al valor del calor específico del calorímetro, que tiene un valor de K= 14,42 :
(Ecuación n°6)

En el caso del experimento dos, el valordel calor absorbido por la moneda se obtuvo mediante la siguiente ecuación
(Ecuación n°7)


Luego transformaremos el resultado obtenido mediante una tabla simple de transformación de unidades para conocer el valor contenido en , y así estar al tanto del trabajo ejercido por el calor en la superficie de la moneda. Para estos fines, se utilizará los siguientes datos:
Datos:
1 watt = 1 J/seg1 J = 4,184 calorías






Objetivos:

El principal objetivo de esta experiencia será demostrar la ley cero de la termodinámica.
Obtener el valor del calor específico de una moneda de 100 pesos chilenos.
Conocer el valor del calor absorbido de una moneda a exponerla a radiación luminosa emitida por una lámpara incandescente.

















Materiales y Métodos:...