Universidad Nacional Autónoma de Honduras en el Valle de Sula
Departamento de Química Industrial Laboratorio de Fisicoquímica II
LQI-362
Instructora:
# Práctica: 1
Sección y Día de Laboratorio: Vie 1600
Fecha: 21 de Octubre del 2023
INTRODUCCION
La curva de calentamiento del agua es una representación gráfica que muestra cómo cambia la temperatura del agua a medida que se le añade calor. Este proceso, aparentemente simple, encierra una riqueza de conceptos termodinámicos y nos permite observar fenómenos
interesantes, como los cambios de fase. En esta exploración, aprenderemos a construir una curva de calentamiento del agua, una herramienta valiosa para comprender mejor los principios de la termodinámica y sus aplicaciones prácticas.
La medición precisa de la temperatura es esencial en numerosos campos, desde la investigación científica hasta el control de procesos industriales. En esta serie de experimentos, nos
sumergiremos en el mundo de la medición de temperatura utilizando tres termómetros diferentes.
Cada uno de ellos nos proporcionará una visión única de cómo se aborda la medición de temperatura, explorando sus ventajas y limitaciones. Al final de este proceso, obtendremos una comprensión más profunda de la medición de temperatura y sus aplicaciones en diversas disciplinas.
En esta práctica comprenderemos:
Las bases termodinámicas de la medición de temperatura.
Construiremos una curva de calentamiento del agua.
Obtendremos mediciones de temperatura con tres termómetros distintos y para cada uno determinar:
✓ Rapidez de respuesta (sensibilidad).
✓ Facilidad de lectura.
✓ Rango.
✓ Resolución.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Se colocaron los materiales junto con el soporte universal, la pinza 3 dedos, el Beaker con agua y hielo sobre el agitador.
2. Se amarraron los 3 termómetros a la pinza de 3 dedos y dejándolos caer sobre el Beaker que contiene agua y hielo (teniendo cuidado de
que los termómetros no toquen el fondo ni las paredes del vaso de precipitado).
3. Se tomaron las lecturas iniciales de temperatura en cada termómetro, seguido de eso se encendió el agitador con agitación media.
4. Se tomaron cada medio minuto las lecturas de temperatura de cada termómetro a medida seguía el agua reposando, registrando los valores en la Tabla propuesta.
RESULTADOS Y CALCULOS
DISCUSION DE RESULTADOS
En esta práctica relacionamos los conceptos termodinámicos relacionados a calor y temperatura específicamente en distintas unidades de temperatura en propiedades que establecen el equilibrio térmico entre el cambio de temperatura y las distintas tomas en tiempo-reacción con el beaker en agua y hielo esto es debido a que la propiedad termodinámica de la temperatura se relaciona con el equilibrio térmico a las propiedades que establece cuando 1 o dos sistemas que interaccionan entre si, se encuentran con un estado de equilibrio termino.
Entre la tabla de resultados podemos concluir que a mayor temperatura cuando este se pone a transcurrir el tiempo, su temperatura disminuye y por el contrario el sistema que tenga carencia de temperatura disminuirá si ambos sistemas se encuentran aislados en su entorno y únicamente presenta una interferencia entre ellos, la diferencia en el valor de sus propiedades disminuirá de tal manera que ambos lleguen a las mismas condiciones y por tanto a la misma temperatura, ahí se encontraran en equilibrio térmico.
En conjunto, evaluar estos aspectos proporciona una comprensión integral de la calidad y la idoneidad de un termómetro o cualquier otro instrumento de medición. La elección del
termómetro adecuado depende de la aplicación específica y de la importancia de estos factores en la medición.
La rapidez de respuesta se relaciona con la capacidad de un termómetro para detectar cambios de temperatura de manera rápida. La pendiente de las curvas de ajuste de un termómetro en un gráfico temperatura-tiempo reflejará su rapidez de respuesta. Un termómetro con una rápida respuesta es crucial en situaciones donde es necesario registrar cambios de temperatura rápidos, como en el control de procesos industriales o experimentos científicos.
CUESTIONARIO
1. Defina: equilibrio, equilibrio térmico y equilibrio termodinámico.
Equilibrio: En un contexto general, el equilibrio se refiere a un estado en el que no hay un cambio neto o una tendencia hacia el cambio en un sistema. Los sistemas tienden a alcanzar el equilibrio, donde las fuerzas o procesos opuestos se contrarrestan
mutuamente. En el equilibrio, no hay una acumulación neta de energía o materia, y las propiedades del sistema permanecen constantes con el tiempo.
Equilibrio Térmico: El equilibrio térmico es un tipo específico de equilibrio relacionado con la temperatura. Se alcanza cuando dos o más objetos que están en contacto térmico entre sí alcanzan la misma temperatura. En otras palabras, en el equilibrio térmico, no hay un flujo neto de calor entre los objetos, y sus temperaturas se igualan. Esto implica que la energía térmica se distribuye uniformemente entre los objetos en contacto.
Equilibrio Termodinámico: El equilibrio termodinámico es un concepto más amplio y profundo que se relaciona con el equilibrio de todas las propiedades termodinámicas de un sistema. En un sistema en equilibrio termodinámico, no solo las temperaturas son iguales (equilibrio térmico), sino que todas las demás propiedades termodinámicas, como la presión, el volumen, la entropía y la energía, también son constantes y no cambian con el tiempo. Este tipo de equilibrio es fundamental en la termodinámica y es esencial para comprender y analizar procesos termodinámicos.
2. ¿Cuáles son las escalas de temperatura absoluta y relativa en el sistema internacional y en el sistema inglés?
Los termómetros están graduados según ciertas escalas, que podemos clasificarlos en dos grupos: Escalas relativas: Celsius y Farenheit. Escalas absolutas: Kelvin y Rankine.
3. Dibuje un esquema de la curva de calentamiento del agua y explíquela.
La curva de calentamiento del agua representa cómo cambia su temperatura a medida que se le agrega calor. Inicia en el punto de congelación, donde el agua sólida (hielo) comienza a calentarse.
Al llegar al punto de fusión, el hielo se convierte en agua líquida a temperatura constante.
La siguiente fase refleja el calentamiento del agua líquida, seguido por otro punto crítico en el punto de ebullición, donde el agua hierve y se transforma en vapor a temperatura constante. Finalmente, la curva representa el calentamiento del vapor. Estos puntos críticos marcan transiciones de fase en el agua, y la curva es esencial para comprender los cambios termodinámicos en el proceso.
4. Mencione cinco propiedades de las sustancias que se utilizan para medir la temperatura.
Expansión térmica
Punto de fusión y ebullición
Cambios de fase
Resistencia eléctrica
Coeficiente de temperatura
5. Explique el principio de funcionamiento de los termómetros siguientes: de bulbo con alcohol o de inmersión, termopar, bimetálico, pirómetro de radiación, de gas a volumen constante y de gas a presión constante.
Termómetro de bulbo con alcohol o de inmersión: Este termómetro utiliza un tubo de vidrio sellado con una pequeña cantidad de alcohol u otro líquido. Cuando la temperatura aumenta, el líquido se expande, subiendo por el tubo capilar y marcando la temperatura en una escala graduada. El principio se basa en la expansión térmica del líquido.
Termopar: Un termopar consiste en dos cables de materiales diferentes unidos en un extremo. Cuando se someten a una diferencia de temperatura, se genera una diferencia de voltaje conocida como electromotriz (EMF). Midiendo la EMF, se puede determinar la temperatura a través de las características termoeléctricas de los materiales utilizados.
Termómetro bimetálico: Este termómetro utiliza dos láminas metálicas de coeficientes de expansión diferentes unidas. Cuando la temperatura cambia, las láminas se deforman, haciendo que el dispositivo se doble. La cantidad de deformación se relaciona con la temperatura y se muestra en una escala graduada.
Pirómetro de radiación: Los pirómetros de radiación miden la radiación infrarroja emitida por un objeto caliente. La temperatura se determina por la intensidad de esta radiación, utilizando la ley de Stefan-Boltzmann. Cuanto más caliente esté el objeto, más radiación emitirá.
Termómetro de gas a volumen constante: Este termómetro se basa en la ley de los gases ideales, que relaciona la presión, el volumen y la temperatura de un gas. Mide la presión a volumen constante y utiliza esta relación para calcular la temperatura.
Termómetro de gas a presión constante: Similar al anterior, pero mide la presión a presión constante y utiliza una relación de gases ideal diferente para calcular la temperatura.
6. ¿Qué es el cero absoluto de temperatura?
El cero absoluto de temperatura es la temperatura más baja posible que puede existir en el universo según las leyes de la física. Se encuentra a una temperatura de -273.15 grados Celsius o 0 Kelvin (0 K). En este punto, las partículas subatómicas tienen la energía cinética más baja imaginable, lo que significa que están en su estado de mínima agitación. A esta temperatura, todas las reacciones químicas se detienen, y ningún sistema físico puede alcanzar una temperatura más baja. El cero absoluto es un concepto fundamental en la termodinámica y se utiliza como punto de referencia para definir las escalas de
temperatura, como la escala Kelvin.
CONCLUSIONES
La práctica de la Ley Cero también puede llevar a una mejor comprensión de cómo los sistemas alcanzan equilibrio térmico y cómo las diferencias de temperatura se igualan con el tiempo, La noción de escalas de temperatura, como la escala Celsius o Kelvin, se basa en la observación de puntos fijos, como el punto de fusión del hielo o el punto de ebullición del agua, que son útiles para establecer referencias de temperatura.
En conclusión, la ley establece que, si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces también están en equilibrio térmico entre sí. Esto proporciona un fundamento para la medición y comparación de temperaturas. La construcción de
termómetros es esencial para medir y establecer el equilibrio térmico. Los termómetros, como los de mercurio o alcohol, aprovechan la expansión térmica de sustancias para medir la temperatura.
El equilibrio térmico es un concepto fundamental en la termodinámica y la medición de temperatura, ya que es crucial para garantizar mediciones precisas y comparables en diversas aplicaciones científicas e industriales.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Practica de Laboratorio: Equilibrio Térmico
Bibliografía Aguirre Maldonado E., Gámez Leal R., Jaramillo Morales G. A
https://docplayer.es/38330505-Manual-de-practicas-practica-numero-5-la-primera-ley-de- la-termodinamica-para-sistemas-cerrados.html 21/10/2023
Practica de Laboratorio: Ley de Cero y equilibrio Térmico
Bibliografia Universidad Nacional Autónoma de Honduras, Departamento de Química Industrial, Classroom Google. 21/10/2023
Curva de Calentamiento
Chung, P. Heating curves. Recuperado de chem.libretexts.org.
https://www.lifeder.com/curva-de-calentamiento/ 21/10/2023
