Equilibrio térmico Y Sus Tiempos

INTRODUCCIÓN

Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio térmico se dice que el sistema mismo está en equilibrio térmico o que es térmicamente homogéneo.

Se consideran dos sistemas en contacto térmico, dispuestos de tal forma que no puedan mezclarse o reaccionar químicamente. Consideremos además que estos sistemas están colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambien calor con el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercer trabajo sobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado de equilibrio termodinámico que se denominará estado de equilibrio térmico recíproco o simplemente de equilibrio térmico.

OBJETIVO

Medir el tiempo que tardan dos sistemas en llegar a un equilibrio térmico.

MATERIALES

• Fuente de calor

• Juego de metales

• Cronometro

• Vaso de precipitados de 200 ml

PROCEDIMIENTO

1) Verter 150 ml de agua en un vaso de precipitados.

2) Introducir al vaso un cilindro de uranio.

3) Calentar en una parrilla eléctrica hasta alcanzar una temperatura de 60°C a 70°C.

4) Quitar la fuente de calor al alcanzar estas temperaturas.

5) Seguir midiendo la temperatura y observar cuando deja de disminuir.

6) Anotar la temperatura y observaciones.

7) Dejar enfriar.

RESULTADOS

El termómetro marcó 74°C al retirar la fuente de calor. Se llegó a un equilibrio térmico en 2 minutos llegando a 71°C, manteniéndose esta temperatura durante unos dos minutos más.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué se observa durante la interacción del agua – recipiente y metal?

Se ven bastantes burbujas cubriendo al metal y al introducir este al vaso, se produce mucho vapor.

2. ¿Cuál es la diferencia entre las interacciones con el agua caliente por parte de los metales?

Que son diferentes tipos de metal y tienen diversos tamaños.

3. ¿Qué sistema mostró un tiempo más pequeño, cuál es el más grande y por qué?

El tiempo más pequeño es el que se midió al aluminio bajando de 70°C a 55°C en 42.95 segundos, en otro caso fue de 65°C a 42°C en un tiempo de 46 segundos. Esto sucedió muy rápido porque los cilindros de aluminio eran los más grandes y pesados.

El mayor tiempo lo tiene el cobre teniendo una temperatura inicial de 65°C bajando hasta los 58°C en un tiempo de 7 minutos con 33 segundos, esto debido a que el cilindro de cobre era muy pequeño y tardó más en equilibrarse la temperatura.

4. ¿Cuáles son los factores que interaccionan en el sistema?

Temperatura, tiempo y el volumen y tipo de metal.

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