LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Enviado por César E. Olvera Pérez • 10 de Septiembre de 2017 • Informe • 1.831 Palabras (8 Páginas) • 237 Visitas
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Profesora: I. Q. Vianey Franco Garcia
Grupo: 10
Brigada: 1
Integrantes:
Fecha de Entrega: 17/03/2017
Semestre: 2017-2
Reporte: Practica 5: Conversión de Trabajo en Calor
Objetivos
- Determinar el trabajo y el calor asociados a un sistema mecánico.
- Obtener el valor experimental del equivalente mecánico del calor.
Material
- 1 Aparato del equivalente mecánico del calor
- 3 Masas de 100, 200 y 500 [g]
- 1 Termopar de cromel-alumel
Desarrollo
Poner las masas que proporciona el laboratorio al final de la cuerda que tiene el instrumento giratorio para generar fricción al iniciar las vueltas.
Medir la temperatura del cilindro de aluminio poniendo la punta del cable del termopar debajo de la agujeta que ayuda a realizar fricción entre los objetos.
Comenzar a dar las 300 vueltas a la manivela, llevando el conteo manual, es decir, contar una a una las vueltas, o bien se puede tomar el tiempo, que sería de aproximadamente 2.5 minutos si se realizan dos giros un 1 segundo.
Cada integrante del equipo puede realizar un ciclo de 300 vueltas.
En cada ciclo se debe tomar la temperatura inicial y final tomándola del mismo lugar del cilindro para obtener mayor exactitud y poder ver si existe alguna diferencia.
Registrar en las tablas las propiedades obtenidas en los tres ciclos.
Resultados
Tabla 1
Evento | T1 [°C] | T2 [°C] | N | DAl [m] | cAl [cal/g°C] | MAl [kg] | Ms [kg] |
1 | 21 | 22 | 300 | 0.04763 | 0.22 | 0.2 | 0.8 |
2 | 22 | 24 | 300 | 0.04763 | 0.22 | 0.2 | 0.8 |
3 | 23 | 25 | 300 | 0.04763 | 0.22 | 0.2 | 0.8 |
Dónde:
T1 = Temperatura inicial
T2 = Temperatura final
N = Número de vueltas
DAl = Diámetro del cilindro de aluminio = 4.763 [cm]
cAl = Capacidad térmica específica del aluminio = 0.22 [cal/g°C]
mAl = Masa del cilindro de aluminio = 200 [g]
ms = Masa suspendida = 800 [g]
g = 9.78 [m/s2]
d= desplazamiento
∆U= Energía Interna
W= Trabajo
EMQ= Equivalente Mecánico del Calor
Para obtener el EMQ, hacemos uso de la siguiente expresión:
EMQ= W÷∆U
No conocemos W ni ∆U, pero tenemos los datos necesarios para obtenerlas por medio de las siguientes fórmulas:
Para W:
W= (F) (d); F= (ms) (g); d= (π) (DAl) (N); W= (ms) (g) (π) (DAl) (N).
En vista de que todos los datos para obtener W son constantes podemos obtenerlo de una sola vez:
W= (0.8) (9.78) (π) (0.04763) (300)= 351.22
Para ∆U:
∆U= (mAl) (c) (T2-T1)
A diferencia de W, en esta expresión varía la temperatura, por lo tanto, obtendremos tres resultados:
∆U= (200) (0.22) (22-21)= 44
∆U= (200) (0.22) (24-22)= 88
∆U= (200) (0.22) (25-23)= 88
Ya que obtuvimos todos los valores W y ∆U, podemos obtener EMQ, al observar que dos ∆U dan el mismo resultado, solamente necesitamos dos resultados de la expresión:
EMQ= 351.22÷44= 7.9822
EMQ= 351.22÷88= 3.9911
Ahora para obtener %EE utilizamos la siguiente expresión:
%EE= |(EMQteorico-EMQexpermental)÷EMQteorico|
EMQteorico= 4.186 [J/cal], sustituyendo:
%EE= |(4.186-7.9822)÷4.186|= 90.68
%EE= |(4.186-3.9911)÷4.186|= 4.65
Con los resultados obtenidos ya podemos completar la tablas 2.
Tabla 2
∆U [cal] | W [J] | EMQ= W[J]/ ∆U [cal] | %EE |
44 | 351.22 | 7.9822 | 90.68 |
88 | 351.22 | 3.9911 | 4.65 |
88 | 351.22 | 3.9911 | 4.65 |
Análisis de Resultados
Consideramos que el evento unos nos resultó como queríamos debido que al ser el primero, cometimos probablemente un error al dar las vueltas, aunque quizá el porcentaje de error realmente debía salir mucho menor si tomamos en cuenta decimales, los cuales no eran registrados por el termopar, ya que los valores de los eventos 2 y 3 al tomar la temperatura variaba entre 24-23 y 25-25 respectivamente, registrando al final las temperaturas registradas en las tablas.
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