LABORATORIO DE FSICA II

LABORATORIO DE FSICA II

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE ING. ELECTRNICA Y ELCTRICAFACULTAD DE MECNICA DE FLUIDOSTEMA: CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCIN(EXPERIENCIA 8)CURSO: LABORATORIO DE FISICA IIPROFESOR: MABEL TESILLOINTEGRANTES:

NOMBRESCDIGO

Ibaez silva kelvin12190156

Yacila Vilca Beny12190035

Vsquez Contreras Michael12190121

Picn Panuera Wilson11130054

2013CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCIN

I. OBJETIVO

Investigar el comportamiento de la energa trmica absorbida/disipada por una sustancia lquida. Hacer un estudio comparativo de la cantidad de calor absorbido/disipado para diferentes proporciones del lquido.

II. MATERIALES

Equipo de calentamiento (machero bunsen) Soporte Universal 1 clamp 1 pinza de agarradera 1 termmetro digital 1 vaso de precipitado 500 mL Agua potable Papel toalla 1 vaso de espuma de poliuretano de 200 g(8 onzas) aproximadamente. Cronmetro Cubos de hielo (25 g aproximadamente) Papel milimetradoLquido: agua

III. FUNDAMENTO TERICO

El calor absorbido o disipado es la cantidad de energa trmica que se desprende o se adhiere a un cuerpo. Conveccin es una de las formas de propagacin de calor y se da como observamos durante el experimento en fluidos tanto como en el aire. El cambio de temperatura provoca un cambio de densidades lo cual hace que las molculas del aire se muevan.

Como aplicacin se puede usar para elegir materiales de mejor calidad para un proceso determinado donde se use calor, ya sea si se necesita un material el cual absorba menos calor o ms calor dependiendo de lo que se necesite. Sabiendo el calor especifico absorbido por un cuerpo esta seleccin puede ser mucho ms fcil y efectiva.En el caso de la conveccin un ejemplo claro es el uso de los globos aerostticos, se observa claramente como para lograr una mayor altura se intensifica la potencia de la llama lo cual hace que se eleve ms el globo.

IV. PROCEDIMIENTOMontaje 1 Calor absorbido/disipado1. Montamos el equipo como muestra la gua.2. Colocamos en el vaso pirex agua a temperatura del ambiente, casi hasta la parte superior.3. Anotamos el valor de la temperatura y el volumen del agua.

4. Encendemos el mechero. Buscamos un flujo aproximadamente constante. La llama no debe ser muy fuerte ni estar muy cerca del vaso.5. Medimos la distancia entre la llama y el vaso. Tuvimos que mantener esta distancia todo el experimento para que no varien las condiciones experimentales. Distancia 0.

6. Agitamos el agua previamente y leemos la temperatura cada 30s hasta llegar al punto de ebullicin. Anotamos los datos en la Tabla N1.TABLA 1 (m = 400 g)

T (C)2122.52527.53032.53537.54042.745.2

4849.55355.558.56163.365.5687072.574.3

76788082848687.58990.5929394

t (s)306090120150180210240270300330

360390420450480510540570600630660690

72075078081084087090093096099010201050

7. Repita los pasos 1 y 5 bajo las mismas condiciones anteriores; ahora use la mitad de la cantidad de agua anterior. Anote los datos en la Tabla N2.TABLA 2 (m/2 = 200 g)

T (C)22273339.545.551.35762.56872.877.5

82.586.89194.597.8-------

t (s)306090120150180210240270300330

360390420450480-------

8. Grafique la variacin de temperatura T versus el tiempo t, para los 2 casos anteriores. Grfica de la tabla 1

Grfica de la tabla 2

9. Determine la ecuacin de la grafica por el mtodo de mnimos cuadrados, considerando la temperatura hasta 75C. De los grficos

De los dos grficos Cmo identificaras el lquido que tiene mayor masa?

Para poder identificar cual grfica pertenece a un liquido de mayor masa tomamos un valor de tiempo comparamos los valores de tiempo correspondientes de temperatura, aquel que presente una temperatura mayor presentar mayor masa por lo tanto el que presente menor temperatura ser la grfica para la mayor masa. En la grfica ser aquella que tenga la pendiente menor. Qu relacin existe entre la pendiente del grfico T = T(t) con la cantidad de calor?

Si vemos el grfico de temperatura vs tiempo veremos que la pendiente expresa la variacin de la primera respecto al tiempo siendo el ngulo de la pendiente mayor cuando la masa que se analizo es menor.Para nuestro caso vemos que la pendiente de la grfica que corresponde a 200g es mayor que la correspondiente a la de 400g de agua.En conclusin si analizamos nicamente una grfica veremos que cuando el ngulo de la pendiente es constante entonces la cantidad de calor es constante, pero si comparamos las 2 graficas vemos que para una determinada variacin de tiempo la variacin de temperatura es distinta por lo que si se quiere hacer igual dicha variacin habra que variar la cantidad de calor.

Mtodo de mnimos cuadrados para la primera tabla.T (C)t (s)

2130

22.560

2590

27.5120

30150

32.5180

35210

37.5240

40270

42.7300

45.2330

48360

49.5390

53420

55.5450

58.5480

61510

63.3540

65.5570

68600

70630

72.5660

74.3690

76720

78750

80780

82810

84840

86870

87.5900

89930

90.5960

92990

931020

941050

x=ty=Txyx2

3021630900

6022.513503600

902522508100

12027.5330014400

15030450022500

18032.5585032400

21035735044100

24037.5900057600

270401080072900

30042.71281090000

33045.214916108900

3604817280129600

39049.519305152100

4205322260176400

45055.524975202500

48058.528080230400

5106131110260100

54063.334182291600

57065.537335324900

6006840800360000

6307044100396900

66072.547850435600

69074.351267476100

7207654720518400

900011745260204410000

Hallando el m y b mediante mnimos cuadrados

m = 0.08286957 b = 17.8405797

T (C)t (s)

2230

2760

3390

39.5120

45.5150

51.3180

57210

62.5240

68270

72.8300

77.5330

82.5360

86.8390

91420

94.5450

97.8480

Mtodo de mnimos cuadrados para la segunda tabla.X=ty=Txyx2

3022660900

602716203600

903329708100

12039.5474014400

15045.5682522500

18051.3923432400

210571197044100

24062.51500057600

270681836072900

30072.82184090000

33077.525575108900

1980556.1118794455400

10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.

Hallando el m y b mediante mnimos cuadrados:

m = 0.18884848 b = 16.5618182

10. Vierta esa agua caliente en la probeta graduada hasta 200ml. Luego virtalo en el vaso de espuma de poliuretano. Coloque un termmetro en el vaso de espuma y tome la temperatura cada 10 segundos durante 3 minutos. Anote los datos en la Tabla N3.TABLA 3T (C)91.590.59089.288.88887.386.986.285.685

84.78483.582.982.68281.6-----

t (s)102030405060708090100110

120130140150160170180-----

Grfica de la tabla 3

11. Seque un cubo de hielo con una toalla de papel e introdzcalo en el agua.12. Contine tomando la temperatura cada 10s, agitando suavemente, hasta 3 minutos despus que el cubo de hielo se haya fundido. Anote los datos en la Tabla N4.

TABLA 4

T (C)68.368.167.967.667.36766.866.56665.865.4

65.164.964.764.56463.863.5-----

t (s)102030405060708090100110

120130140150160170180-----

Aproximadamente al minutoDetermina el volumen final del agua. V=192 mlQu masa tena el agua originalmente? mo =190.08 gQu masa tena el hielo originalmente? mh =11.6162gExplique cmo determin estas masas:Se obtuvo el primero del volumen final y la del hielo haciendo derretir un cubo de hielo parecido al usado y ponindolo en la pipeta para ver su volumen con esto hallado se pudo obtener su masa por medio de la densidad.13. Haga una grfica de T versus t. Grfica de la tabla 4

Calcula la cantidad total de calor perdida por el agua mientras el cubo de hielo se funda.

Montaje 2 Conveccin (Agua)1. En el vaso de precipitados vierta alrededor de 200ml de agua.2. Por el borde del vaso de precipitados deje caer en el agua algunos cristales de Permanganato de potasio.3. Con la llama baja coloque el mechero debajo del borde inferior del vaso de precipitados.4. Mientras se calienta, observe atentamente el agua coloreada. El Permanganato de potasio combinado con el agua modela el movimiento del liquido que es producido por la transferencia de calor por conveccin, donde las capas inferiores que estn ms en contacto con el mechero aumentan su volumen y disminuyen su densidad, por lo cual asciende la columna del liquido, mientras que las capas superiores, que estn fras, se mueven hacia abajo.5. Dibuje esquemticamente en la figura 2 con lneas punteadas como el agua sube y baja. Explique lo que observa mientras se calienta el agua.

Montaje 3 Conveccin (Aire)1. Desglose la hoja con las figuras de espirales y recorte cuidadosamente.2. Haga un nudo en el sedal y pselo por un orificio previamente hecho en el centro del espiral.3. Encienda el mechero con una llama baja.4. Cuelgue la espiral entre los 15 y 20 cm por encima del mechero.

5. Observe atentamente el fenmeno. Anote sus impresionesCuando la espiral es colocada sobre el mechero, el aire que est cerca del fuego recibe calor, por consiguiente, el volumen de esta capa de aire aumenta y por eso su densidad disminuir, haciendo que se desplace hacia arriba por la espiral para que sea reemplazado por aire menos caliente y ms denso que viene de la regin superior, este proceso continua con una circulacin de masas de aire ms caliente hacia arriba y de masas de aire frio hacia abajo este aire en movimiento mover la espiral haciendo que entre en rotacin.

Si la espiral estuviera confeccionada del otro sentido, el giro seria el mismo? Por qu?No porque el aire que es empujado hacia la espiral girara en el sentido que est confeccionada la espiral como una tuerca.

6. Seale tres ejemplos en los que observe este fenmeno.a. La generacin de vientosb. Tormentasc. Ciclones y anticiclones

V. EVALUACIN

1. Si en el paso 9 en lugar de agua utiliza otro lquido de mayor calor especfico, pero de igual masa, Cmo sera el grafico? trcelo y descrbalo.Se observa una relacin inversa entre el calor especifico de una sustancia con la pendiente de la recta .Como en nuestro caso la masa se mantiene constante y el calor especifico es mayor , en consecuencia la pendiente de la recta disminuye su valor .Grficamente seria de la siguiente manera:

T(C) vs t (s)

2. Cul es la razn de que en este experimento la temperatura no llegue a 100c?

La temperatura hubiese llegado a 100c si se hubiese trabajado bajo una atmosfera de presin que es la presin atmosfrica al nivel del mar, como en el laboratorio nos encontramos a unos cuantos metros sobre el nivel del mar no se logr observar que el agua llegase a hervir a dicha temperatura, ebullira un lquido y es por eso que el agua hirvi al llegar a los 97c aproximadamente.

3. Para el caso del agua, aproximadamente a partir de 75c la grfica de la temperatura versus el tiempo deja de tener comportamiento lineal por qu?

Es que ah se podra decir que comienza a dar un cambio de estado de manera mnima y ya no tiene el mismo comportamiento.

4. Indique el tiempo que demoro en recorrer el intervalo 80C y 85C.Revise el caso registrado entre 50C y 55C.

Para la tabla 1:Para el intervalo (80-85) es: 1 minuto 30 segundos aprox.Para la tabla 2: Para el intervalo (80-85) es: 30 segundos aprox.

5. Qu significado tiene los datos del paso siete?Se trata de trabajar con las mismas condiciones, para notar la diferencia que hay cuando se trabaja con un volumen de agua, para luego trabar con la mitad de ese volumen.

6. Compare los tamaos de los intervalos de la temperatura para las masas m y m/2.Los tamaos de los intervalos de la temperatura m y m/2 son distintos, para un mismo intervalo de tiempo el tamao del intervalo de la temperatura de m es menor que el de m/2 , pues la variacin de la temperatura depende de manera inversa con la masa del lquido.

7. Investigue y explique concisamente sobre la circulacin ocano-atmsferaLa circulacin del ocano depende principalmente de dos factores atmosfricos: el viento y el calentamiento del agua de mar.El ocano, que puede almacenar calor en mucha mejor forma que la atmsfera o que la tierra firme, absorbe ms calor por unidad de rea en la zona ecuatorial que en los polos. Este calor ser transferido a las reas ms fras del ocano mediante conveccin o movimiento del agua.La capacidad de almacenamiento de calor del ocano es muy importante para modificar e influenciar el clima continental.

El viento que sopla sobre el ocano genera olas, mezcla las aguas superficiales y extrae vapor de agua desde la superficie del mar.El vapor de agua es llevado a la atmsfera por evaporacin y, eventualmente, transferido a la tierra por precipitacin. Este ciclo, llamado el ciclo hidrolgico, se completa cuando el agua retorna al ocano.

8. Qu sucede en nuestro medio durante el fenmeno del nio?

En el Per, este fenmeno se caracteriza por el aumento de la temperatura del mar y por una mayor presencia de nubes y abundantes lluvias en la costa norte. Cuando es leve o normal, sus efectos son benignos y causa pocas prdidas materiales. Pero cuando es grave o severo, sus efectos son desastrosos, se producen sequias e inundaciones. Durante el fenmeno de EL NIO, el mar que normalmente esta frio, se calienta, y al calentarse se llena de peces y moluscos de aguas tropicales. Los peces que normalmente Vivian en esas aguas fras migran hacia el sur o a zonas ms profundas.

9. Qu son los vientos alisios? Qu fenmenos los producen?

Los vientos alisios son masas de aire en movimiento, que se dirigen hacia el ecuador desde los trpicos; con sentidos; en el hemisferio norte de noreste al suroeste y en el hemisferio sur de sureste hacia el noroeste.Estos se generan debido a que en el ecuador se produce un ascenso de masas aire clido, esto hace que se origine una zona de baja presin en esta zona que ser ocupada por el aire proporcionado de los alisios.

10. Se sabe que el Sol est constituido por diversos gases, investigue usted cmo ocurre el transporte de energa a travs de l.

El transporte de energa se realiza por conveccin, de modo que el calor se transporta de manera no homognea y turbulenta por el propio fluido en la zona convectiva. Los fluidos en esta zona se dilatan al ser calentados y disminuyen su densidad, por ende, se forman corrientes ascendentes de material de la zona caliente cercana a la zona de radiacin hasta la zona superior y simultneamente se producen movimientos descendentes de material desde las zonas exteriores fras.

VI. CONCLUSIONES

De esta experiencia concluimos que los fluidos se desplazan de zonas calientes a zonas con menor temperatura, esto se comprob observando el desplazamiento del permanganato. En el experimento se obtuvo los siguientes datos:

TABLAECUACIN

1y = 0.0761x + 19.925

2y = 0.1726x + 19.03

3

y = -0.0574x + 91.582

4

y = -0.029x + 68.71

Donde la ecuacin representa: T = H/cm * t + b m es la pendiente y b es un punto de paso. H es el flujo calorfico C es e calor especifico m es la masa

En general a mayor masa mayor es el tiempo en calentar el agua.

VII. BIBLIOGRAFA http://www.monografias.com/trabajos93/practica-densidad/practica-densidad.shtml http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_mecanica/densidades_udesa1.pdf http://www.cienciaredcreativa.org/guias/densidad.pdf http://aleph.eii.us.es/palmero/docencia/arquimedes.pdf http://books.google.com.pe/books?id=1KuuQxORd4QC&printsec=frontcover&hl=es#v=onepage&q&f=false.

INFORME N8 CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCINPGINA 19