Calor Trabajo

EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO

Objetivo: 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 aumenta. Por cada caloría que absorbe el agua ¿Cuántos Joules cede el dispositivo eléctrico?

PRIMERA PARTE

Manejo de datos:

Masa del agua fría (m_f)= 500 g

Masa del agua caliente (m_c )= 500 g

Capacidad térmica especifica (C_agua )0 1 cal/gºC

Temperatura del agua fría 〖(θ〗_f)= 20 ºC

Temperatura del agua caliente (θ_c)= 80.1 ºC

Datos experimentales:

Tiempo (min) θ inicial (°C) Tiempo (seg) θinicial (°C)

0.5 19.5 5.15 49.5

1 19.7 5.30 49.4

1.5 19.9 5.45 49.4

2 20 6 49.4

2.5 20 6.15 49.2

3 20 6.30 49.1

3.5 20 6.45 49.1

4 20 7 49.1

4.5 20 7.15 49.1

5 20 7.30 49.1

Hoja de cálculo

θ eq K dewar

49.1 32.64 cal/ºC

K_Dewar= (-(M_(ac ) C_agua ∆T)-(M_af C_agua ∆T))/∆T

Donde,

Mac masa de agua caliente

Cagua capacidad térmica específica del agua

Maf masa de agua fría

K=(-(500g ∙1 cal/(g ℃) ∙(49.1-80.1)℃)-(500g ∙ 1 cal/(g ℃) ∙(49.1-20)℃))/((49.1-20)℃)=32.64 cal/℃

Resolución al problema propuesto (primera parte)

Con los datos obtenidos, trazar una gráfica de temperatura vs. Tiempo. Con ayuda de esta gráfica, determinar la temperatura inicial del agua fría, f, y la temperatura de equilibrio, eq.

Temperatura inicial del agua fría: aprox. 20 ºC

Temperatura de equilibrio: aprox. 50 ºC

¿Cómo se calcula la variación de temperatura (en la determinación de la constante del calorímetro? ¿Por qué?

-Q_Cedido= Q_Ganado+K_Calorímetro∙∆T

El calor ganado es igual al calor cedido por el sistema más la capacidad calorífica del calorímetro multiplicada por la

variación de la temperatura porque esta vez se tomó en cuenta en calor aportado por el calorímetro.

Calcular la constante del calorímetro KDewar

32.64 cal/℃

SEGUNDA PARTE

Manejo de datos

Voltaje = 121 Volts

Resistencia= 22 Ohms

Datos experimentales

Tiempo (s) T inicial (ºC) T final (ºC)

10 24.2 29.5

15 24.5 32.2

20 25.3 35.8

25 27.5 40.8

30 27.1 43.1

35 27.8 45.8

40 30.2 50.9

45 24.5 48.5

50 25.6 51.6

55 25.6 53.6

60 22.9 52.9

65 23.2 55.2

70 22.8 55.8

75 20 55

80 21.2 58.1

85 23 50.1

90 20 50.8

95 22.3 51.4

100 20.2 51.4

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