ANÁLISIS Y ESTUDIO DE LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN Y CONGELACIÓN DEL AGUA EN LA CIUDAD DE SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS

ANÁLISIS Y ESTUDIO DE LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN Y CONGELACIÓN DEL AGUA EN LA CIUDAD DE SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS

Ing. Diego Proaño

Estudiante: Dayana Esther Gallegos Velásquez

Departamento de Ciencias Exactas Física, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga,

 Latacunga, Ecuador

E-mail:   doproanio@espe.edu.ec; dayiseth08_lol@hotmail.es

(Recibido el 20 de Noviembre;   aceptado el  20 de Noviembre)

Abstract

The classical practice of the behavior of an RC circuit aims to broaden and deepen  the performance of the condenser as energy storage. With this circuit we will obtain data about current and voltage for different times depending on its constant time and we will observe the solutions given by differential equations in an R-C circuit.

In this class the student can perform different calculations of current’s charge and discharge which are exponential functions that in a continuous time operate on a single way. The simulation of this R-C series circuit provides another tool for students; this and other techniques from the learning theory will improve the cognitive part and the intellectual and psychomotor skills which drive performance in solving and handling instruments.

Keywords: Learning, energy conservation capacitors, condensers, resistances source of continuous voltage, conservation of energy, kinetic energy, potential energy, rotational energy, work.

PACS:01.40.Fk, 01.30.la,01.30.Os.0.1.50Pa

Resumen

El estudio tiene como finalidad entender el comportamiento de las influencias de varios factores como  los diferentes volúmenes a realizarse que se presenta dentro de la investigación  y  el lugar en donde nos encontremos situados para demostrar cómo va a variar la temperatura a la que tiene su ebullición  y congelación el agua en diferentes lugares del país, obteniendo un mejor entendimiento de las características de la temperatura en la termodinámica.

Para hacer este estudio se hace uso de material didáctico, ya que es necesario comprobar resultados obtenidos realizándolo  dentro de la ciudad de Santo Domingo de los Colorados, aplicando ecuaciones que hemos obtenido dentro del aula de clase utilizando y demostrando  los conocimientos adquiridos en clases.

Palabras claves: Temperatura, ebullición y congelación, termodinámica, volumen, ecuación

1.  OBJETIVO.

Analizar a que temperatura el agua tiene su ebullición y congelación en la ciudad de Santo Domingo de los Colorados

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

La termodinámica es la disciplina que dentro de la ciencia madre, la Física, se ocupa del estudio de las relaciones que se establecen entre el calor y el resto de las formas de energía. [1] Entonces decimos que la termodinámica  estudia las diferentes variables que cambian a través de un efecto físico relacionado con el calor tales como temperatura, densidad, volumen, viscosidad, etc.

A continuación varios conceptos fundamentales para nuestro estudio delimitado:

1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES

TEMPERATURA

E una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones.[2].

La  temperatura nos ayuda a captar la sensación de sentir frio o calor por ejemplo cuando tocamos un vaso de agua fría percibimos frio en las manos debido a que las moléculas se comprimen y disminuye la energía cinética entre ellas, caso contrario es lo que pasa cuando tocamos una olla que tiene agua hervida percibimos la sensación de calentura en las manos debido  que las moléculas chocan entre si e incrementan su energía cinética.

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

Para la medición de la temperatura  se han establecido 4 escalas en las que puede ser medida mostradas a continuación:

Los valores presentados a continuación son tomados del (3)

ESCALA CELSIUS

Sus puntos fijos son en el punto de ebullición 100 ° y en el punto de congelación 0°, y se le denomina con la letra C

ESCALA FARENHEIT

Sus puntos fijos son en el punto de ebullición 212° y en el punto de congelación 32.02 °, su nomenclatura es F.

ESCALA RANKINE

Sus puntos fijos son en el punto de ebullición 671.60° y en el punto de congelación 491.69 °, su nomenclatura es R.

ESCALA KELVIN

Sus puntos fijos son en el punto de ebullición 373.15° y en el punto de congelación 273.16 °, su nomenclatura es  K. [pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]

[pic 16]

[pic 17][pic 18]

[pic 19][pic 20]

[pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

Figura 1. Escalas Termométricas

Autor: Dayana Gallegos

Para las transformaciones de temperatura a diferentes escalas se basa en una ecuación general [4]

[pic 25]

                                                                            (1)

Dónde:

= Temperatura X[pic 26]

= Temperatura de congelación de X[pic 27]

= Temperatura de ebullición de X[pic 28]

 = Segunda temperatura a ser transformada[pic 29]

=Temperatura de congelación de Y[pic 30]

= Temperatura de ebullición de Y[pic 31]

2.2 EBULLICIÓN Y CONGELACIÓN DEL AGUA

EBULLICIÓN

Cuando se calienta un líquido, alcanza eventualmente una temperatura en la cual la presión del vapor es lo bastante grande que se forman burbujas dentro del cuerpo del líquido. Esta temperatura se llama punto ebullición. Una vez que el líquido comience a hervir, la temperatura permanece constante hasta que todo el líquido se ha convertido a gas [5].

El punto ebullición normal del agua es 100 °C a una atmósfera de presión. Pero si se trata de cocinar un huevo en agua hirviendo mientras se acampa en las montañas rocallosas a una elevación de 10,000 pies sobre el nivel del mar, usted encontrará que se requiere de un mayor tiempo de cocción ya que el agua hierve a no más de 90 °C. Usted no podrá calentar el líquido por encima de esta temperatura a menos que utilice una olla de presión. En una olla de presión típica, el agua puede seguir siendo líquida a temperaturas cercanas a 120 °C y el alimento se cocina en la mitad del tiempo normal.

Para explicar por qué el agua hierve a 90 °C en las montañas, o porqué hierve a 120 °C en una olla de presión, aunque su punto ebullición normal es 100 °C, primero necesitamos entender por qué los líquidos bullen. Debe quedar claro que se tiene la ebullición de un líquido cuando la “La presión del vapor del gas que se escapa del líquido es igual a la presión ejercida en el líquido por sus alrededores” [6] Como se observa en la siguiente figura

[pic 32]

Figura 2. Puntos de ebullición del agua en relación a la presión del vapor

Fuente:

El punto de ebullición normal del agua es 100 °C porque ésta es la temperatura a la cual la presión del vapor del agua es 760 mmHg, o 1 atmósfera. Es decir que bajo condiciones normales, cuando la presión de la atmósfera es aproximadamente 760 mmHg, el agua tiene un punto de ebullición de 100 °C. A 10,000 pies sobre nivel del mar, la presión de la atmósfera es solamente 526 mmHg. A esta presión el punto de ebullición del agua ocurre a una temperatura de 90 °C [7].

[pic 33]

Figura 3. Olla con agua en su punto de ebullición

Fuente: Femenino.inf

CONGELACIÓN

El punto de congelación de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido y del sólido se igualan, conservando la misma presión de vapor cuando están expuestos a una presión de una atmósfera, siendo dicho punto siempre inferior al de la solución pura [7].

En el caso del agua pura (H2O), el punto de congelación es 0 °C. Esto quiere decir que, mientras esté a una temperatura superior a 0ºC e inferior a los 100ºC (ya que ese es su punto de ebullición), el agua se encontrará en estado líquido. Si la temperatura desciende por debajo de los 0ºC, el agua se congelará y pasará a convertirse en un sólido (hielo).

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