Recomendaciones para el trabajo experimental.

Laboratorio de termodinámica

Semestre 2016-2

Recomendaciones para las sesiones de trabajo experimental

• Tener siempre a la mano calculadora científica, tabla de conversiones, tabla periódica y papel milimétrico. (Si tienen laptop, la pueden llevar.)
• Antes de comenzar un experimento, tener claro:

1.  Qué sistema se va a estudiar y en particular qué aspecto de él es el que interesa.
2. Qué variables se van a medir experimentalmente y cómo (en qué condiciones, con qué tipo de instrumento, cada cuánto tiempo, cuántas veces debe repetirse cada medición, etc.). Cuál es la variable independiente y cuál la dependiente.
3. Si se requiere registrar condiciones como temperatura ambiental, presión atmosférica, humedad relativa, etc.
4. Qué tipo de relación se espera observar entre las variables estudiadas (lineal, exponencial, etc.); o qué valor se espera obtener (puede ser un valor reportado en la literatura, o bien, el valor que se obtiene de acuerdo con cierto modelo o teoría); o de qué orden de magnitud se espera que sean los valores experimentales.

• Conocer la toxicidad y manejo de las sustancias con las que se va a trabajar, así como la utilización correcta de los instrumentos o equipos que se van a emplear, con el fin de obtener de ellos lecturas correctas y buen desempeño, así como evitar descomposturas.
• Durante la realización del experimento, no limitarse a registrar los datos para analizarlos después. Si se está midiendo cierta propiedad en función de otra, trazar una gráfica preliminar (un borrador) en papel milimétrico (o en computadora) en la que se pueda apreciar cualquier anomalía.  O si lo que se va a determinar es una propiedad, como el calor de combustión de una sustancia a partir de mediciones experimentales de otras cantidades, realizar los cálculos correspondientes para obtener su valor y compararlo con el valor esperado antes de dar por terminado el experimento y devolver el material. Esto permitirá detectar casos en los que sea necesario repetir una o varias mediciones, o todo el experimento.

Características del reporte

• Elaborarlo a máquina o en computadora. Entregarlo en hojas tamaño carta (se pueden usar hojas de reciclaje); engrapadas.
• Debe incluir:

1. Título de la práctica, grupo, nombres de los integrantes del equipo y fecha de realización.
2. Resultados. Presentar los datos obtenidos experimentalmente de manera bien organizada y clara (por ejemplo, en tablas y/o gráficas), así como las cantidades calculadas a partir de los datos medidos. En esta parte no es necesario mostrar los cálculos, sino únicamente los resultados. Pero antes de entregar el reporte, es muy importante someter los resultados a un escrutinio exhaustivo para determinar si tienen sentido físico, si son del orden de magnitud esperado, si tienen el signo correcto, si hay coherencia dimensional en los cálculos y los resultados tienen las unidades correctas, etc. No aceptar ningún resultado sin comprobación. Siempre que sea posible, antes de hacer los cálculos numéricos precisos, hacer consideraciones, estimaciones sencillas o aproximaciones que permitan conocer aproximadamente el resultado.

• Características de las tablas de datos

• Especificar en la parte superior de cada columna de la tabla las cantidades que se vayan a colocar, sin olvidar sus respectivas unidades. Por ejemplo, / °C  o  P/ Pa.
• Ubicar los valores numéricos de los datos experimentales, sin unidades (porque ya se especificaron en la parte superior). Los datos deben ir alineados, es decir, unidades sobre unidades; decenas sobre decenas, etc. No es necesario marcar los renglones con líneas horizontales.
• Colocar en la parte inferior de la tabla un pie que describa brevemente a qué corresponden los datos de la tabla; no solamente qué propiedades son, sino información sobre las circunstancias o condiciones en las que se registraron. Si en el reporte hay varias tablas, numerarlas e incluir dicho número en el pie de tabla para identificarlas en caso de que en el texto se haga referencia a ellas.
• Si las tablas contienen muchos datos, se pueden repetir las columnas hacia la derecha, en lugar de continuar la colocación de los datos hacia abajo. Sobre todo, recurrir a esto para que una tabla no quede partida en dos hojas sucesivas.

        Ejemplo:

Tabla 1: Variación de la temperatura del agua dentro del calorímetro.

• Características de las gráficas

• Elegir adecuadamente los valores mínimo y máximo de cada eje (no es necesario incluir el origen (0,0) en la gráfica) de manera que: (i) ningún punto quede fuera de la gráfica; (ii) los puntos queden bien distribuidos en el espacio y no amontonados en una región o bien extendidos en una dirección pero aplastados en la otra; y (iii) ningún punto coincida con los bordes de la gráfica.
• Rotular cada uno de los ejes con la magnitud correspondiente y sus unidades. Poner especial atención a cuál fue la variable independiente y cuál la dependiente en el experimento.
• Colocar los puntos experimentales. Nunca unir estos puntos con líneas.
• Trazar curvas o rectas que representen adecuadamente el comportamiento de los datos o la relación entre ellos. Mostrar dentro de la gráfica, la expresión matemática de la función ajustada.
• Añadir un pie que describa brevemente lo que representa la gráfica (y asignarle un número que la identifique en caso de que haya más de una gráfica).

                Ejemplo:

[pic 1]

Gráfica 1: Recíproco de la temperatura de saturación en función del logaritmo de la presión de vapor de agua. Obsérvese la dependencia lineal de ambas magnitudes. La línea representa el mejor ajuste por mínimos cuadrados.

1. Discusión. Puede incluir:

• Comparación entre los resultados obtenidos y los esperados. Si lo que se determinó fue una propiedad, el valor esperado podría ser el valor experimental reportado en algún artículo, manual, base de datos, etc., o bien, el valor obtenido con algún modelo o teoría. Si lo que se estudió fue la relación entre propiedades de un sistema, la comparación sería con valores experimentales reportados en la literatura, o bien, con el comportamiento descrito por alguna ley (por ejemplo, la Ley de Boyle), ecuación (por ejemplo, la ecuación de Van der Waals) o modelo (por ejemplo, el modelo de gas ideal), o también, el comportamiento obtenido en una simulación computacional basada en algún modelo.
• Si los resultados obtenidos y los esperados son diferentes, describir cómo son las diferencias (positivas, negativas, de qué magnitud) y a qué se deben (a errores experimentales, a que el experimento no se realizó en condiciones similares a las que están reportados los valores tomados como referencia, o quizá los resultados son buenos pero lo que hay que cambiar es el modelo con el que se está haciendo la comparación, etc.).
• Discusión sobre los errores sistemáticos y aleatorios (cuáles son, cómo y cuánto afectan a los resultados, si se pueden eliminar, etc.)
• Reflexión sobre qué tan adecuado es el método empleado, sugerencias para mejorarlo (aumentando el número de mediciones, ampliando el intervalo de medición, usando equipo de mayor sensibilidad, etc.), y comparación con otros métodos diseñados para el mismo fin.
• Discusión sobre las aproximaciones o suposiciones realizadas (si son razonables, cómo y cuánto afectan los resultados, si eliminarlas implica una complicación innecesaria para el tratamiento de los datos, etc.) Por ejemplo, un experimento con una mezcla de gases en el que se suponga que éstos se comportan idealmente, lo cual permite calcular fácilmente sus presiones parciales.
• Sugerencias para mejorar los cálculos (eliminar ciertas aproximaciones, cambiar de modelo, no despreciar cierta cantidad, considerar la variación de cierta propiedad que se había considerado constante, etc.)
• Significado de los resultados (si de ellos se desprende que el método usado es bueno o no, si sugieren que el modelo propuesto para explicar el comportamiento de cierto sistema es adecuado o no, si confirman cierta hipótesis, si permiten la verificación de cierta ley, etc.)        

1. Apéndice: Mostrar cómo realizaron los cálculos (fórmulas empleadas y ejemplos con sustitución numérica y análisis dimensional).

Recomendaciones para el registro de datos experimentales y la presentación de resultados (en el reporte)

• Usar las reglas generales para la expresión de cantidades y unidades que recomienda la IUPAC en el libro Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry. Éste se puede consultar y bajar de http://www.iupac.org/publications/books/gbook/index.html
• Siempre que sea posible, expresar los valores de las cantidades físicas en unidades del Sistema Internacional (SI).
• Indicar el significado de cualquier símbolo o abreviación no convencional (por ejemplo, que Qabs se refiere al calor absorbido por el sistema).
• Ser consistentes en toda la bitácora y en los reportes en cuanto a notación y uso de coma decimal o punto decimal (no usar comas para separar millares, sino espacio).
• Expresar tanto los datos medidos experimentalmente como en las cantidades calculadas a partir de ellos, con el número correcto de cifras significativas.

Recomendaciones para la bitácora

• Tener en cuenta que no es un cuaderno de apuntes.
• Elegir un cuaderno (de preferencia de espiral, rayado o cuadriculado, y de tamaño profesional). No se recomienda el uso de carpetas con anillos.
• Numerar las páginas.

• Escribir en la portada o en la primera página el nombre de la materia, el semestre y los nombres de los integrantes del equipo, así como teléfonos o direcciones electrónicas para que puedan localizarlos en caso de extravío de la bitácora.
• Dejar libes las primeras 3 o 4 páginas para elaborar un índice de los experimentos que se vayan realizando y colocar información que se considere útil, como tabla de conversiones, notación, reglamento de seguridad e higiene del laboratorio, etc.
• Registrar todo directamente en la bitácora, para evitar pérdida de información o errores de transcripción. Evitar registrar los datos en papelitos u hojas sueltas con la idea de copiarlos después en la bitácora.
• Usar pluma de tinta indeleble (no soluble en agua) para registrar los datos. No usar lápiz.
• Cuando se cometa un error, no borrarlo ni tacharlo completamente. Simplemente trazar una línea sobre él, de manera que siga siendo legible. Anotar el nuevo dato, arriba, abajo o a un costado del dato tachado. Si todos los datos de una tabla o de una columna están equivocados, cruzarlos con una línea y registrar la razón para descartarlos.
• Nunca arrancar hojas de la bitácora.
• No dejar hojas en blanco ni grandes espacios vacíos (excepto al final de un experimento) que den la idea de que faltó registrar alguna información.
• Procurar limpieza, buena organización, legibilidad y que no falte información.

¿Qué registrar en la bitácora?

En general, la bitácora debe contener toda la información necesaria sobre los experimentos, de manera que cualquier persona pueda realizarlos de la misma manera. Además de los datos experimentales, es útil anotar las ideas, sospechas, inquietudes, preguntas o dudas que vayan surgiendo, así como las observaciones y reflexiones que se realicen durante el experimento, porque mucho de lo anterior puede servir para la interpretación de los resultados.

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