Calor-Trabajo

PRÁCTICA #7

EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO

Objetivos

Introducir el tema de energía y ver las interrelaciones de sus diversas formas de manifestación.

Problema

Al introducir una resistencia eléctrica a un recipiente con agua por un determinado tiempo, la temperatura del agua aumente. Por cada caloría que absorbe el agua ¿Cuántos joules cede el dispositivo eléctrico?

PRIMERA PARTE

Datos experimentales

Masa del agua fría (mf)=100g

Masa del agua caliente (mc)=100g

Capacidad térmica específica del agua (Cagua)= 1cal/g °C

Temperatura del agua fría (f)=20°C

Temperatura del agua fría (c)=74.3°C

Tiempo (min) Temperatura (°C) Tiempo (min) Temperatura (°C)

0.5 20.1 6 43.7

1 20.1 6.15 43.6

1.5 20 6.30 43.5

2 20.1 6.45 43.4

2.5 20 7 43.3

3 20 7.15 43.2

3.5 20 7.30 44.6

4 20 7.45 44.7

4.5 20.1 8 44.7

5 20 8.15 44.7

5.15 43.4 8.30 44.6

5.30 43.6 8.45 44.5

5.45 43.6 9 44.4

Base de cálculos

∆T=T_final-T_inicial

Kdw=(〖-m〗_(H_2 O,c) C_(H_2 O) (T_(H_2 O,c)-T_(eq.)))/(T_eq+T_(H_2 O,f) )-m_(H_2 Of) C_(H_2 O)

Resultados

Temperatura de equilibrio (eq) K Dewar

44.1 25.31

Análisis de resultados

1.- Con los datos obtenidos, trazar una gráfica de temperatura vs tiempo. Con ayuda de esta gráfica determinar la temperatura inicial de agua fría (f) y la temperatura de equilibrio (eq).

2.- ¿Cómo se calcula la variación de temperatura (en la determinación del calorímetro)?

¿Por qué?

La variación de temperatura se calcula basándose en la temperatura de equilibrio del sistema y la temperatura del agua fría y caliente de la siguiente forma:

∆T=T_final-T_inicial

∆T=T_equilibrio-T_(inicial del calorimetro)

La variación de temperatura del agua fría es positiva puesto que la temperatura de equilibrio es mayor que la inicial de esta, eso quiere decir que gana calor del agua caliente donde la variación es negativa pues es el que cede.

De acuerdo a la gráfica, la variación de temperatura es el espacio que existe entre los valores de 20 °C y 44.1 °C , por lo que la variación de la temperatura es de 24.1 °C.

3.- Calcular la constante del calorímetro (Dewar)

Kdw=(〖-m〗_(H_2 O,c) C_(H_2 O) (T_(H_2 O,c)-T_(eq.)))/(T_eq-T_(H_2 O,f) )-m_(H_2 Of) C_(H_2 O)

Kdw=(-(100g)(1 cal/(°C g))(74.3 °C-44.1°C))/((44.1°C-20°C))-(100g)(1 cal/(°C g))

Tiempo (s) Temperatura inicial Temperatura final

10 21.4 25.8

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