Trabajo práctico física: equilibrio térmico

Trabajo Práctico Nº1: Equilibrio TÉRMICO

Introducción:
En este trabajo práctico estudiaremos cómo es la transmisión de calor entre dos sustancias en contacto térmico y la evolución de la temperatura de cada una de ellas hasta alcanzar el equilibrio térmico (determinamos que un sistema se halla en estado de equilibrio térmico cuando todos sus componentes están a la misma temperatura).Nuestro propósito va a ser demostrar que la sustancia que se encuentra a mayor temperatura cede energía calórica a la que se encuentra a menor temperatura y que dicho traspase de energía es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre ambas sustancias. Otro de nuestros propósitos va a ser comprobar si el medio es o no adiabático, es decir que el intercambio con el medio exterior esdespreciable.
Para que un recipiente sea adiabático, la suma de los calores intercambiados por el mismo y todos los cuerpos que se encuentren en su interior deben dar cero, es decir que:

Qagua + Qalcohol + Qrecipiente = 0
Tomamos esta como nuestra primera hipótesis, suponiendo que el recipiente se comporta como tal. En suma, podemos decir que calor intercambiado por el recipientees despreciable frente a las otras magnitudes, postulando así nuestra segunda hipótesis.
Qagua + Qalcohol = 0
Tales hipótesis serán comprobadas, o no, a través de la realización del experimento.
  No debemos olvidar, que no existen los calorímetros “ideales”, es decir, siempre se intercambia algo de calor y más a medida que transcurre el tiempo. La hipótesis quepodemos plantear, por lo tanto, es que se debe considerar a un recipiente adiabático o no, teniendo siempre en cuenta la escala de tiempo en la que trabajamos. No es lo mismo considerar a un recipiente adiabático experimentando con este en unos minutos, que en horas, o días.

Procedimiento experimental:
Para el siguiente trabajo práctico colocamos en contacto térmico (pero no físico) dossustancias, en este caso agua y alcohol, inicialmente a diferentes temperaturas y vimos cómo se modifican sus temperaturas con el transcurso del tiempo.
Para ello utilizamos un calorímetro, recipiente de telgopor cerrado, dividido en su interior en dos cavidades separadas entre sí por una lámina de aluminio que resulta ser un buen conductor del calor lo que hace posible que ambas sustanciasestén en contacto térmico pero no físico; por el contrario, el telgopor es un excelente aislante con respecto al medio exterior. Es por esta última razón que utilizamos el calorímetro como dispositivo, ya que aísla a las sustancias de forma que se minimizar el intercambio de calor con el medio exterior.
Como mencionamos anteriormente, el calorímetro cuenta con dos cavidades separadas por unalámina de aluminio; en una de las cavidades colocamos 120 cm cúbicos de agua a temperatura ambiente (20°C), aproximadamente, midiendo su volumen con una probeta graduada; en la otra colocamos el mismo volumen pero de alcohol a 9°C (ya que para conservar al alcohol sin que se evapore lo guardamos en la heladera).
En cada una de las cavidades colocamos un termómetro para registrar los cambios detemperatura que experimentan ambos fluidos a lo largo del tiempo. Para esto tuvimos ciertas precauciones como que el bulbo del termómetro no toque las paredes del dispositivo ya que este resulta ser un aparato muy frágil y  además porque si las tocase estaría midiendo las temperaturas de las paredes del dispositivo y no de los fluidos.

Figura 1: dos vistas esquemáticas del dispositivoexperimental.

Con el alcohol proveniente del congelador y agua a temperatura ambiente,
comenzamos los registros en el instante en que el termómetro del alcohol comenzó a aumentar(ya que en un principio descendió de la temperatura ambiente hasta alcanzar la temperatura a la que se encontraba inicialmente el alcohol). Consideramos ese instante, aquel en el que la columna de mercurio detenía...