• No se han encontrado resultados

Practica 6

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Practica 6"

Copied!
11
0
0

Texto completo

(1)

Profesor:

Profesor:

 As

 As

ig

ig

n

n

at

at

u

u

ra

ra

/c

/c

la

la

ve

ve

:

:

Grupo Laboratorio:

Grupo Laboratorio:

 02

 02

No de Práctica(s):

No de Práctica(s):

Integrante(s), núero de cuenta ! grupo de teor"a:

Integrante(s), núero de cuenta ! grupo de teor"a:

Á

Álvar

lvarez Salmeró

ez Salmerón Marió Álbertó 3-15339602

n Marió Álbertó 3-15339602 Grupó T: 01

Grupó T: 01

r!

r!a"

a" Gónzale"

Gónzale" Á#ria

Á#rian $

n $"ai

"ai 3-15066%9% Grupó

3-15066%9% Grupó T:

T: 09

09

Guillen Mart!

Guillen Mart!nez &ulió 'e"ar 3-1530%929 Grupó T: 0(

nez &ulió 'e"ar 3-1530%929 Grupó T: 0(

)abóratórió

)abóratórió #e

#e T

Termó#ina

ermó#inami*a

mi*a *lave:

*lave: 6+3(

6+3(

,ra*ti*a  6 ./ntalpia #e tran"órma*ión

,ra*ti*a  6 ./ntalpia #e tran"órma*ión 

)abóratórió

)abóratórió #e

#e T

Termó#i

ermó#ina

nami*a

mi*a

Zaragoza Zúñiga Diana ING.

Zaragoza Zúñiga Diana ING.

(2)

Saave#ra avala 'arló" riel 3-1525++62 Grupó T: 0(

#eestre:

2019-1

$ec%a de entrega:

2+4"eptiembre4201%

&bservaciones:

(3)

'alii*a*ión: 7 8ria#a: 3

Introducción

Desde la mecánica el concepto de energía se puede entender como la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para realizar un trabajo o producir algún cambio o transformación. Si un sistema físico posee una determinada cantidad de energía, entonces con ella se tiene la posibilidad de producir cambios. Específicamente, se puede producir un trabajo mecánico. Las unidades de energía más utilizadas con

 !ulio "!#. es la unidad del sistema internacional. Se define como el trabajo que realiza una fuerza de

ne$ton "%# cu&o punto se desplaza ' metro.

 (aloría "cal#. Es una unidad de energía mu& utilizada en procesos en los que inter)iene el calor.  *ilo)atio +ora "-+#. Es la unidad que se utiliza para medir el consumo de energía el/ctrica.

La energía mecánica es la energía que poseen los cuerpos cuando por su )elocidad o posición son capaces de realizar un trabajo. La energía puede encontrarse en dos estados que son la energía potencial & la energía cin/tica.

 Emec

=

 E p

+

 Ec

Energía cinética.

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo debido a su mo)imiento, por ejemplo0 un cuerpo que cae desde una cierta altura, un automó)il en mo)imiento, matemáticamente la energía cin/tica se e1presa como

 Ec

=

mV 

2

2

(4)

Energía potencial.

la energía potencial es la energía que tiene un cuerpo que en )irtud de su posición & estado es capaz de realizar un trabajo, por ejemplo0 la cuerda enrollada de un reloj, un automó)il en la cima, un cuerpo

suspendido en el espacio, la e1presión matemática para calcular la energía potencias es la siguiente  E p=mgh

Donde  E p  energía potencial, m la masa, g  aceleración gra)itacional, h altura.

Entonces desde la termodinámica la energía interna de un sistema es mu& importante &a que gracias a ella se puede lle)ar de una fase a otra de una dic+a sustancia.

Calor latente o de cambio de fase.

El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de solido a liquido "calor de fusión# o de líquido a gaseoso "calor de )aporización#. Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se in)ierte para el cambio de fase & no para aumento de la temperatura, es decir, la misma cantidad de energía es liberada. 2atemáticamente se e1presa como

 λ=Q

m

Donde:  λ  es el calor latente, Q  es el calor y m la masa. Trabajo mecánico.

En física fundamentalmente, el trabajo mecánico mide la transferencia de energía entre un cuerpo & el sistema que aplica la fuerza sobre /l. Se realiza trabajo cuando se transfiere energía de un sistema a otro mediante la acción de fuerzas. La cantidad diferencial de trabajo que se realiza sobre un cuerpo rígido al trasladarlo una distancia diferencial es equi)alente al producto escalar de la fuerza aplicada por el desplazamiento efectuado matemáticamente e1presado

δW 

=

 F 

dr⃗

=

 F dr cosα 

Donde: δW   la diferencia de trabajo, F la fuera, dr la diferencia de distancia.

En el estudio de las propiedades de la materia los sistemas más sencillos son aquellos que contienen una sustancia simple compresible. La definición de trabajo dada & la forma de aplicarla no parece tener muc+o que )er con los sistemas termodinámicos.

(5)

Desde la termodinámica, el trabajo no es más que la energía transferida a tra)/s de las fronteras de un sistema, el trabajo realizado es una energía en tránsito entre un sistema & su entorno.

!otencia mecánica.

El flujo de energía "transferencia o con)ersión# que consiste en la aplicación de una fuerza a un punto con )elocidad en la dirección de la fuerza se llama trabajo - a la energía que flu&e de esta manera, entonces, la potencia mecánica es el trabajo realizado en un sistema por unidad de tiempo & esta e1presado como

[

watt 

]=

J  s

 P

=

T  t  Donde: ! la potencia, T trabajo, t el tiempo

!otencia eléctrica.

En las líneas generales la potencia el/ctrica se define como la capacidad que tiene un equipo el/ctrico para realizar un trabajo o la cantidad de trabajo que realiza por una unidad de tiempo, si un aparato al ser sometido a una diferencia de potencial V ab  circula una intensidad de corriente 3, la potencia será

e1presada como

W =V ab I 

Donde: " el trabajo, V ab  la diferencia de potencial, # la intensidad de corriente.

Efecto joule

Es conocido efecto joule en +onor a su descubridor el físico británico !ames 4rescott !oule, que lo estudio en la d/cada de '567. Según el efecto joule la energía el/ctrica se transforma en energía t/rmica debido a los continuos c+oques de los electrones mó)iles contra los iones metálicos del conductor, que pro)oca un aumento de temperatura del conductor. La resistencia es el componente que transforma la energía el/ctrica en energía calorífica.

La cantidad de calor 8 producida al paso de una corriente el/ctrica por un conductor es proporcional a la resistencia 9 al cuadrado de la intensidad 3 & al tiempo.

Q= I 

2

∗ R∗t = P∗t 

(6)

Objetivos

'. Determinar el )alor de la capacidad t/rmica específica promedio del agua en el inter)alo de temperaturas :; < 57=>(? @ ;amb=>(?.

A. Bbtener el )alor de la entalpia de )aporización "+fg# del agua a presión constante.

Equipo y materiales

 1 Termo

 1 Resistencia de inmersión  1 Balanza de triple brazo  1 Termómetro de inmersión  1 Wattor!metro

Desarrollo

 Determinación de la capacidad térmica específica del agua.

'. 4esar el termo & agregar apro1imadamente 677 gramos de agua, )erificando que la resistencia de inmersión quede completamente sumergida.

A. (olocar la tapa sin apretar.

C. (onectar la resistencia de inmersión al $att+orímetro & /ste a la corriente, como se muestra en la igura '.

. 2edir la temperatura inicial del agua con el termómetro de inmersión.

F. Encender el $att+orímetro & al mismo tiempo contar las )ueltas del disco, en posición frontal, tomando como referencia la manc+a negra.

6. (uando la temperatura del agua llegue a los 57 =>(? apagar el $att+orímetro, conclu&endo el conteo de las )ueltas del disco.

G. 9epetir este e1perimento una )ez más.

 Determinación de la entalpia de vaporización del agua

'. Sin tirar el agua caliente del último e)ento de la acti)idad anterior, coloque el termo sobre la balanza. A. Deslizar la tapa del termo +asta que quede sobre la mesa.

C. 9egistrar la masa del conjunto termo, agua & resistor. . Disminuir '7 =g? en la balanza.

F. Encender el $att+orímetro.

6. Esperar +asta que el agua +ier)a & comience la ebullición.

G. Durante la ebullición el brazo de la balanza oscilará, en este momento inicie la lectura del número de )ueltas del disco del $att+orímetro.

5. (uando la aguja de la balanza apunte nue)amente +acia la marca, termine de contar las )ueltas del disco, &a que se +abrán perdido e1actamente '7 =g? de agua en forma de )apor.

H. Ipagar el $att+orímetro.

(7)

Resultados

Tabla 1. Determinación de la capacidad térmica específica del agua.

Evento m

Agua

[Kg

]

i[!"]

K[#$%uel

ta]

&[!"]

'[%uelta

]

([#]

"

E)p

g!"]

[#$K 

"

eo

g!"]

[#$K 

*EE

*E

+

".#$%1 &" &'(" $1 #& 1'"("" )"*1.'#1 )1$# &.&( *'.'(

,

".)'#( && $" )) 1&1""" )%'$.1$ ).(* *(.)1

-

".#1(( &1 $" (" 1%'("" %'$#.%' *.() *".)#

.

".)$() 1# $" )* 1%)'(" )%%'.(* %.# *#.)

/

".(*1 &" $" #1 1#''(" )'%".#$ 1% $'

Tabla 2. Determinación de la entalpia de vaporización del agua

Evento

m[Kg]

K[#$%uelta] '[%uelta]

([#]

0

&ge)p

[#$Kg]

0

&gteo

[#$Kg]

*EE

*E

+

"."1 &'(" $ &&""" &&""""" &&(#("" &.("%$'$ *'.)*#1&

,

"."1 ' 1*&(" 1*&(""" 1).#*"$* $(.%"*11

-

"."1 ' 1*&(" 1*&(""" 1).#*"$* $(.%"*11

.

"."1 $ &&""" &&""""" &.("%$'$ *'.)*#1&

/

"."1 ' 1*&(" 1*&(""" 1).#*"$* $(.%"*11

1

"."1 ' 1*&(" 1*&(""" 1).#*"$* $(.%"*11

An2lisis de resultados

3ara la obtención y llenado de las tablas &ue necesario basarnos en las siguientes &ormulas4

Q

[

]=

 N 

 [

Vuelta

]∗

 K 

[

J  Vuelta

]

(

1

)

Q

[

]=

 exp

[

J   Kg!  

]

magua

[

 Kg

]∗

(

T" 

 [

!  

]−

T#

[

!  

]

)

$  exp

[

J   Kg!  

]

=

Q

[

]

magua

[

 Kg

]∗

(

T" 

 [

! 

]−

T#

[

!  

]

)

(

2

)

h"ge%p

=

Q

[

]

maguae&aporada

 [

 Kg

]

 (

3

)

(8)

'EE

=

|

 exp

[

J   Kg!  

]

 Teo

[

J   Kg!  

]

 Teo

[

J   Kg!  

]

|

∗(

100

)(

4

)

'E=100−'EE

En donde4

5

&gteo

 [#$Kg]6

&*#*"'$.*)' +,-g/0 de la cidad de me2ico

m

agua

[Kg]

 34asa del aga contenida en el termo.

i [!"]

 3 Temperatra inicial del aga.

& [!"]

 3 Temperatra 5inal del aga.

' [%uelta]

3 Número de 6eltas 7e gira el disco del 8attor!metro.

K [#$%uelta]

3 9onstante del 8attor!metro.

( [#]

 3 9alor sministrado con la resistencia de inmersión.

"

E)p

[#$Kg!"]

3 9apacidad t:rmica especi5ica del aga obtenida del e2perimento.

"

eo

[#$Kg!"]

3 9apacidad t:rmica especi5ica del aga real.

*EE

3 ;rror de e2actitd entre el 6alor real < e2perimental.

*E

3 =orcenta>e de e2actitd 7e tiene el 6alor e2perimental respecto al 6alor real.

En la Tabla 1. Determinación de la capacidad térmica específica del agua. Se llegó a los )alores apro1imados al emplear la fórmula A, pues era indispensable encontrar la capacidad t/rmica especifica del agua. 2ientras a la tabla A para llegar a un )alor e1perimental de la entalpia de )aporización del agua, esta se obtu)o al medir  despu/s del punto de ebullición & empleando la fórmula C.

Los )alores que se utilizaron en la resolución de la formulas se obtu)ieron con las mediciones de números de )uelta del -att+orímetro en un inter)alo de )ariación de temperatura "cuando esta alcanzara los 57 >(, para ello era necesario tomar su temperatura inicial del agua#.

(9)

7lvare8 9almerón :ario Alberto4

(on base en el primer objeti)o de la práctica, se realizó el e1perimento con a&uda de las cinco brigadas del grupo, teniendo masas de agua diferentes se lle)aron +asta una temperatura final fija de 57>(, se registró la cantidad de energía empleada para lle)ar a cabo este proceso & al final se +icieron los cálculos necesarios para determinar de manera e1perimental la capacidad t/rmica específica del agua. Los )alores obtenidos por las cinco brigadas fueron bastante cercanos al )alor real, por lo que el porcentaje de error e1perimental fue pequeJo debido a la e1actitud en la toma de mediciones de temperatura & masa.

4ara el segundo objeti)o se midió la cantidad de energía necesaria para e)aporar '7 gramos de agua a presión constante0 con lo que obtu)imos, despu/s de los cálculos pertinentes la entalpía de e)aporación del agua. De forma similar al primer e1perimento se contaron las )ueltas en el $att+orímetro +asta que la balanza de triple brazo marcaba una disminución de '7 gramos en la masa de agua. inalmente, se obtu)o el )alor  e1perimental de la entalpia que fue cercano al real sólo en A e)entos, &a que el cálculo dependía de la cantidad de )ueltas contadas & los que se registraron con 5 )ueltas fueron los más acertados. El porcentaje de error "ma&or al del primer e1perimento# es debido a la precisión que se tu)o al medir la masa de agua e)aporada porque al estar en proceso de ebullición se dificultaba determinar el momento e1acto en que los '7 gramos se +abían e)aporado.

Se puede concluir mencionando que los objeti)os de la práctica fueron cumplidos con /1ito & se identificaron las causas de los errores. 4or último, como se mencionó en clase se obser)ó que la cantidad de energía para calentar & posteriormente e)aporar agua es mu& grande por lo que es necesario e)itar desperdiciar energía el/ctrica.

;r<as =on8ales Adri2n Isa<4

En la primera parte del ejercicio cumplimos el primer objeti)o de la práctica, que era obtener la capacidad t/rmica específica del agua, porque todas las brigadas del equipo anotaron sus resultados en las tablas del pizarrón & los porcientos de errores eran mu& bajos. (reo que la e1actitud de los resultados se debió por el uso de la báscula de tres brazos que es preciso en las medidas, el calorímetro que aísla mu& bien la cantidad de calor & la e1actitud de las )ueltas de -att+orímetro.

En la segunda parte del e1perimento cumplimos el segundo objeti)o que era obtener el )alor de entalpia del agua en su fase de )apor. Se obtu)o 6 )eces la cantidad de energía que se necesita para quitar '7 gramos de agua, así que solo +icimos la relación que +a& entre la masa aquí el porciento de error obtenido fue bajo, aunque un poco más grande que en el e1perimento anterior. (reo que ese problema de resultados se debió al registro de los datos, las )ueltas no eran e1actas, pero las interpretábamos como si lo fueran, cuando +er)íamos el calorímetro con el agua se presentaba un tambaleo que +acía que la báscula se mo)iera mu&

(10)

bruscamente & que lo comparamos con una entalpia que estaba en función de ' atmosfera de presión cuando debimos usar una entalpia en función de la presión de la (iudad de 2/1ico. ;al )ez eso ocasiono el ligero desajuste.

De todo el e1perimento puedo concluir que cuesta muc+o e)aporar n gramos de agua, porque el agua tiene una capacidad t/rmica especifica demasiado alta, además de que el )apor de agua es necesario para el funcionamiento de turbinas, igual creo que el apro)ec+amiento de esa energía no es perfecto.

=uillen :art<ne8 julio "esar4

(on respecto al objeti)o uno que era obtener el )alor de la capacidad t/rmica especifica del agua en un determinado inter)alo de temperaturas, se obtu)o con /1ito analizando más afondo el resultado de la primera tabla & comparando estos mismos con el de las demás brigadas nosotros obtu)imos con respecto a nuestros datos un porcentaje de error e1perimental de A.F K casi llegando a obtener el )alor 

de '56

[

 Kg ! 

]

 esto tal )ez debido a diferentes factores del entorno inclu&endo los instrumentos que se utilizaron para la realización de dic+o e1perimento.

inalmente, para cumplimiento del segundo objeti)o que era obtener el )alor de la entalpia de )aporización del agua a una presión constante, analizando los datos de la segunda tabla se pudo obser)ar que entre ma&or 

número de )ueltas se obtenía se llegaba al )alor teórico &a establecido que es A,AF6,F77

[

 Kg

]

, durante el e)ento ' &  se puede obser)ar dic+o fenómeno, conforme a los otros  e)entos sobrantes se deduce que tal )ez una alteración en el sistema &a que +ubo algún tipo de derrame de líquido dentro del calorímetro +acia fuera de dic+o )ariando un poco la masa &a que estaba en su punto de ebullición. En conclusión conforme a los A e1perimentos realizados pude obser)ar que la gran cantidad de energía para poder e)aporar una pequeJa cantidad de masa de agua "liquida# es demasiado grande & esto es debido a su gran capacidad t/rmica especifica de dic+a agua que se requiere para cambiar de fase.

9aavedra >avala "arlos ?riel4

El primer objeti)o fue cumplido satisfactoriamente pues al ele)ar la temperatura a 57 >( en nuestro caso lo dejamos en un grado más debido a que el -att+orímetro aún faltaba marcar algo de )uelta, lo cual pudo influir en el )alor de la capacidad t/rmica del agua, pues en la tabla ' el primer e)ento que fue el más cercano al )alor teórico & fue nuestro e)ento por brigada fue de menor error tal )ez por la consideración de la energía que aún se transmitía en los 5'>(.

(11)

causado esta )ariación fue que durante la ebullición del agua & la medición de los '7 gramos de masa no se midió bien debido a que el agua brotaba del termo +asta llegar al suelo, por lo que se perdió masa del agua no por e)aporización & eso afecto el cálculo, si damos por buenas los dos casos de A.FK de error entonces concluiría que el segundo objeti)o igual se cumplió a pesar de las complicaciones ocurridas durante el proceso.

Re&erencias bibliogr2&icas

1- Efecto joule, 4D

+ttpbiologia&geologia.orgunidadbioesainfo)i)iendau6contenidoEfecto!oule.pdf 

2- 9;9 Energia, 4D +ttp$$$.rtrenergia.esdo$nloadscorporati)o.pdf 

3- !oaquín 2edina 2olina, 3ntroducción a la ciencia de la energía, pág. G 4D

+ttprecursos.salones)irtuales.com$pcontentuploadsbloquesA7'A7Gtrabajo.pdf 

4- Eric+ I. 2Mller, ;ermodinámica Násica, Ada edición, 4ag '''@''6, 4D

+ttp$$$C.imperial.ac.uplsportalli)edocs''67GF6H6.4D

5- Energía 2ecánica, pág. @F, 4D +ttpsconociendolafisica.files.$ordpress.comA7'77F'7energia@

mecanica.pdf 

6- 9e)ista Energía 2ecánica, pág. C@G, 4D

+ttpser)icios.abc.go).arlainstitucionre)istacomponentsre)istaarc+i)oste1tos@escolaresA77G(S@ ES@'4arc+i)osparadescargar(SES'4u6.pdf 

7- la energía, pág. A, 4D +ttp$$$.edu.1unta.galcentrosiesfeli1muriels&stemfilesLaKA7Energ

Referencias

Documento similar

La campaña ha consistido en la revisión del etiquetado e instrucciones de uso de todos los ter- mómetros digitales comunicados, así como de la documentación técnica adicional de

You may wish to take a note of your Organisation ID, which, in addition to the organisation name, can be used to search for an organisation you will need to affiliate with when you

Where possible, the EU IG and more specifically the data fields and associated business rules present in Chapter 2 –Data elements for the electronic submission of information

The 'On-boarding of users to Substance, Product, Organisation and Referentials (SPOR) data services' document must be considered the reference guidance, as this document includes the

In medicinal products containing more than one manufactured item (e.g., contraceptive having different strengths and fixed dose combination as part of the same medicinal

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

This section provides guidance with examples on encoding medicinal product packaging information, together with the relationship between Pack Size, Package Item (container)