163_span

3.1 Sistemas de aprendizaje y deenseñanza

3.2 Dilatación térmica

3.3 Transmisión del calor

3.4 Calorimetría

3.5 Tecnología solar

3.6 Motores térmicos

3.7 Conversión de energía térmica,bombas de calor

3.8 Calor de fricción

3.9 Comportamiento de gases

3.10 Cambio de condiciones físicas

B3

Ter

mod

inám

ica

164

B3. Termodinámica3.1 Sistemas de aprendizaje y enseñanza

STUDENT EXPERIMENTSPHYSICS

Heat

0116

0.02

Regina Butt

Véase la página 58 para una descripción detallada con– los accesorios y consumibles necesarios– lista de temas

Pueden realizarse 15 experimentos de demostración con relación a lossiguientes temas:– Dilatación térmica– Transmisión de calor– Leyes de los Gases

Los experimentos pueden realizarse con

Panel magnético de calor, componentes unidos por fuerza magnética 02170.88

(para los accesorios necesarios véase la página 59)

La realización de los 15 experimentos está descrita detalladamente en la bibli-ografía de experimentación

Demonstration Experiments Physics Magnetic Board Heat 01154.02

Panel magnético – Calor –

Véase la página 31 para una descripción detallada con– los accesorios y consumibles necesarios– lista de temas

Pueden realizarse 34 experimentos con relación a los siguientes temas:– Equilibrio térmico y medición de temperatura– Dilatación térmica– Transmisión de calor– Energía térmica– Cambio de estado– Soluciones

Pueden efectuarse los experimentos con los grupos

TESS Calor WE1 13274.88

TESS Calor WE2 13275.88

(para los accesorios necesarios véase la página 30)

La realización de los 34 experimentos está descrita detalladamente en la bibli-ografía de experimentación

Experimentos para alumnos: Física: Calor 01160.04

Calor

Sistema de entrenamiento y enseñanza experimental para alumnos

TESS Calor WE 2 13275.88

Panel magnético de calorComponentes unidos por fuerza magnética 02170.88

Dilatación lineal de metales

Experimentos para alum-nos: Física: Calor 01160.04

La utilizaciónde energía ra-diante concolector solar

Demonstration ExperimentsPhysics Magnetic BoardHeat 01154.02

165

B3. Termodinámica3.1 Sistemas de aprendizaje y enseñanza

Los experimentos de la serie de publicaciones de PHYWE "Laboratoy Experiments Physics”(Experi-mentos de laboratorio: Física) están dirigidos a los jefes de los cursos del laboratorio de física de lasuniversidades, escuelas de tecnología superior, escuelas técnicas e instituciones similares y tam-bién para los cursos superiores de los institutos.Para ver una lista completa de las casi 200 descripciones de experimentos de las diferentes partesde la física véase la página 76/77.Los experimentos pueden solicitarse u ofrecerse en su totalidad bajo el nº de ref. (p. ej. 23402) o par-cialmente si así se desea. Bajo petición, estaremos encantados de enviarles descripción experimen-tal detallada.

EXPERIMENTAL LITERATUREPHYSICS

Laboratory Expemiments

1650

2.12

Dr. Ludolf von Alvensleben

Experimento: Presión devapor del agua por debajo de 100°C/Calormolar de evaporización

Nº de ref. del exp. 23402Se estudia la presión del agua den-tro del margen de 40°C a 85°C. Sedemuestra que la ecuación Clau-sius-Clapeyron describe suficiente-mente la relación entre temperatu-ra y presión. Se determina un valor

medio para el calor de vaporizacióndel agua.

Extraído de "Laboratory Experi-ments Physics”

Exp.-Ref. No ContentsThermal Expansion

23101 Thermal expansion in solids and liquids

Ideal and Real Gases23201 Equation of state of ideal gases23202 Heat capacity of gases23203 Maxwellian velocity distribution23204 Thermal equation of state and critical point23205 Adiabatic coefficient of gases – Flammersfeld oscillator23206 Joule-Thomson effect

Calorimetry, Friction Heat23301 Heat capacity of metals23302 Mechanical equivalent of heat23303 Heat of formation for CO2 and CO (Hess’ Law)

Phase Transitions23401 Vapour pressure of water at high temperature23402 Vapour pressure of water below 100°C / Molar heat of

vaporization23403 Boiling point elevation23404 Freezing point depression23405 Phase transition/Differential thermoanalysis

Transport and Diffusion23501 Stefan-Boltzmann’s law of radiation23502 Thermal and electrical conductivity of metals23503 Diffusion potentials / Nernst equation

Applied Thermodynamics23601 Solar ray collector23602 Heat pump23603 Heat insulation / Heat conduction23604 Stirling engine

Bibliografía de experimentaciónLaboratory Experiments PhysicsVersión impresa 16502.12CD 16502.22

Representación semilogarítmica de la presión de vapor p como función de 1/T

166

B 3. Termodinámica3.2 Dilatación térmica

Experimento: Calibraciónde un termómetro líquido

Experimento: Dilatación térmica de sólidos y líquidosNº de ref. del exp. 23101La dilatación volumétrica de líquidosy la dilatación lineal de diversos ma-teriales se determina en función de latemperatura.


Relación entre la longitud l y la tem-peratura �, para a) aluminio, b) latón,c) cobre, d) acero, e) cristal duran,f) cristal de cuarzo (lo = 600 mm).

Nº de ref. del exp. 04095La temperatura de un termómetrolíquido debe calcularse basándonosen dos temperaturas fundamen-tales: punto de fusión y de ebullicióndel agua.

Lista de equipamiento:Termómetro no graduado 04136.00Base de trípode »PASS« 02002.55Barra de apoyo »PASS«, 100 cm 02028.55Abrazadera de ángulo derecho »PASS« 02040.55Barra con gancho 02051.00

Trípode, diámetro anillo14 cm 33302.00Tela metálica, 16 ×16 cm, cerámico 33287.01Quemador de butano, tipo Labogaz 206 32178.00Bombona de butano 47535.00Vaso de cristal para análisis,pequeño, 1000 ml 36017.00Vaso de cristal para análisis,pequeño, 600 ml 36015.00Varilla de cristal 40485.03

Dilatómetro de volumenpara medir los cambios de volumen delos líquidos dependiendo de la tem-peratura. Determinación de los coefi-cientes de dilatación volumétrica dediversos líquidos.Está formado por:Matraz, de parte inferior plana, 100 ml, IGJ 19/26 35811.01

Tubo de medición, l = 399 mm, IGJ 19/26 03024.00Tubo de precisión de cristal DURAN®con escala de medición; con rectifi-cación estándar 19/26.Tubodiámetro interior 4.0 ± 0.1 mmgrosor de pared 1.5 mm

escala de mediciónlongitud 300 mmsubdivisiones 1 mm

Accesorios recomendados:Abrazadera para enganche a tierra 43614.00

Termómetros no graduadospara calcular la escala de temperat-uras según dos temperaturas funda-mentales: el punto de fusión del hielo,0°C, y el punto de ebullición del agua,100°C, a 1013 mbar.

Termómetro agitador, no graduado 38003.00lleno de alcohol rojo; dispositivo deexpansión redondo sobre fondo blan-co; en una varilla de cristal, longitudaprox. 240 mm, diámetro 8 mm.

Termómetro no graduado 04256.00lleno de alcohol rojo, dispositivo de ex-pansión prismático, fijado a una placade metal; la placa de metal cuenta conun orificio para su fijación.Placa de metal (mm) 330 × 35.

167

B3. Termodinámica3.2 Dilatación térmica

Bola y anillo 04212.01para demostrar la dilatación de loscuerpos sólidos. La bola únicamenteencaja perfectamente en el orificio delsoporte cuando está fría.

Bola de metal sobre una barra conmango de madera, suspendida de unacadena.

Diámetro de bola 30 mmAltura de soporte 180 mm

Esfera de estallido con tapón de tornillo 04322.00para demostrar la dilatación del aguaen congelación, esfera de hierro fun-dido, grosor de pared aprox. 3.5 mm;

Diámetro aprox. 7 cm

Aparato cizallador de clavija 04220.00

para demostrar las fuerzas ejercidaspor un cuerpo sólido firmemente ten-sado sobre su soporte mediante la con-tracción por enfriamiento. Soporte detensión en forma de U sobre barra, contubo de acero y chaveta tensora.

Accesorios estándar:Clavijas de hierro fundido, 10 piezas 04222.00material hierro fundidolongitud 100 mmdiámetro 9 mm

Dilatómetro de palanca 04230.00

para demostrar la dilatación lineal de losmetales; las barras de prueba se calien-tan mediante soplete de alcohol; trans-misión de la dilatación lineal por encimadel mecanismo de palanca hasta un in-dicador, lectura sobre una escala; sesuministran 3 barras de prueba.

Barras de metalmaterial latón, hierro,

aluminiolongitud 180 mmdiámetro 8 mmplaca base (mm) 330 × 70portador de escala (mm) 145 × 210

Foto neu

Experimento: Dilatación lineal (experimento de alumno)Nº de ref. del exp. 10429Los tubos de metal se calientan convapor. Se determina la dilatación li-neal de tres metales diferentes con laayuda de un indicador que gira sobreun eje. A partir de aquí, se determinael coeficiente de dilatación lineal delmetal.

Extraído de "TESS – Formación ysistema experimental para alumnos”

Bibliografía de experimentación:Experimentos de laboratorio: Física - Calor (véase la página 31 ).

Para tubos de metal recomendados véase la página 168.

168


Experimento: Dilatacióntérmica de sólidos y líquidos

Nº de ref. del exp. 23101La dilatación volumétrica de líquidosy la dilatación lineal de diversos ma-teriales se determina en función dela temperatura.


Aparato de dilatación lineal 04231.01para la medición cuantitativa de la di-latación lineal de los cuerpos sólidosdependiendo del material, la longitudy la temperatura. Los tubos de metalse fijan sobre una placa base y secalientan mediante el agua caliente ovapor que fluye a través de ellos. Placabase con apoyo de fijación, rodamien-to guía y unidad de medición. Trans-misión de la expansión/dilatación li-neal hasta un indicador por medio deuna barra y una rueda dentadas.

• Soporte de fijación ajustable, quemide una longitud de 200 mm, 400 mm, 600 mm

• Materiales diversos: latón, hierro, cristal

• Indicación del valor de mediciónsobre una gran escala transparente

• Posible demostración con proyectorde luz diurna

• 2 soportes de tubo para fijar la tu-bería de entrada y de salida.

Margen de medición 0 ... 1 mmResolución de visualizador 0.05 mmPuesta a cero manualdimensiones (mm)placa base 730 × 50 × 25portador de escala 135 ×195 × 3

Accesorios incluidos:Tubo, latón 04231.02Tubo, hierro 04231.03Tubo, cristal 04231.04

para otras tubos véase lo siguiente.

Dilatómetro con reloj comparadorpara experimentos prácticos de clase 04233.00Idéntico al medidor de dilatación lin-eal 04231.01, pero con galga de cuad-rante en vez de con indicador y escalatransparente. Galga de cuadrante: Margen de medición 0…10 mmResolución de visualizador 0.01 mm

Accesorios estándar:Galga de cuadrante 03013.00Tubo, latón 04231.02Tubo, hierro 04231.03Tubo, cristal 04231.04

Tubos para dilatómetroscerrados por un lado; dos olivas deconexión de tubo flexible para quefluya el agua hacia dentro y haciafuera; acanaladuras circunferencialespara medición de longitudes de 200mm, 400 mm y 600 mm, para los di-latómetros 04231.01 y 04233.00.longitud total 640 mmdiámetro 8 mm

Material Nº Pedidolatón 04231.02hierro 04231.03cristal 04231.04cobre 04231.05aluminio 04231.06cristal de cuarzo 04231.07

� juego de tubos de metal, de 3 04234.00

las tuberías sesgadas en un extremo,dos acanaladuras de circunferenciapara marcar la longitud de medición.Longitud de medición 500 mm,diámetro 8 mmEl juego está formado por:

Material N° de pedidoTubo de latón 04234.01Tubo de hierro 04234.02Tubo de aluminio 04234.03

� ejes de rotación con indicador 04236.00

el indicador blanco se curva hasta unángulo, con contrapeso. El eje se en-cuentra fijado entre dos superficies;también cuenta con orificios lateralesde centrado en el soporte con puntos derodadura 02411.00.Indicador: longitud total 130 mmEje: : l = 22 mm, d = 4 mm

� aros para dilatación lineal 04231.55

para sostener las tuberías de hasta 9 mm ∅ , como rodamiento para el ejede rotación con indicador 04236.00.

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�

Dilatación lineal en experimentos TESS Para la medición cuantitativa de la dilatación lineal de metales y para determi-nar el coeficiente de dilatación lineal se necesita el siguiente equipo:

169


Experimento: Principio del funcio-namiento un interruptor bimetálico

Nº de ref. del exp. 04101Lista de Equipo:

»PASS« base de apoyo 02005.55»PASS« barra de apoyo, 630 mm 02027.55»PASS« ángulo derecho Abrazadera (3×) 02040.55Soporte aislante (2×) 07924.00Tira bimetálica 04240.00Clavija de contacto 06431.00

Enchufe de lámpara E10 06170.00Caja de batería 06030.21Lámpara de filamento 4 V/0.04 A, E10 06154.00Vela de estearina, d = 20 mm 08100.20Soporte de vela 08102.01Célula de batería plana 4.5 V 07496.01Cable de conexión (3×)

Tira bimetálica con mango 04244.00para demostrar la estructura y princi-pio de trabajo de una tira bimetálica.Latón ribeteado y lámina de hierro.Dimensiones de la tira (mm) 230 × 8 ×1

Tira bimetálica 05913.00para demostrar el principio de trabajoy la aplicación de un bimetalDos tiras soldadas de Fe-Ni con difer-entes contenidos de níquel; con ra-nuras para sujeción p. ej. en un so-porte aislante 06020.00.temperatura margen - 20 °C…+ 400 °Ccurvatura aprox. 0.45 mm/°Cdimensiones (mm) 110 × 25 × 0.3

Tira bimetálica Contacto de tungsteno04240.00al igual que la tira bimetálica05913.00, pero con contacto adicionalde tungsteno para constituir un inter-ruptor bimetálico con la ayuda de unaclavija de contacto 06431.00.

Espiral bimetálico 04242.00para demostrar el principio de trabajode un termómetro bimetálico.diámetro de espiral aprox. 50 mm

Termoscopio bimetálico 04185.00

para demostrar el principio de trabajode un termómetro bimetálico.Bimetálico con sistema de trans-misión e indicador, montado sobreplaca de metal con barra; placa conescritura en blanco para efectuar unaescala; botón de puesta a cero.

dimensiones de placa de metal (mm) 145 × 3 × 125altura del borde 35 mm

barra: longitud 120 mmdiámetro 10 mm

Instalación de un termómetrobimetálicoconeje de rotación con indicador 04236.00soporte con puntos de rodadura 02411.00escala del protactorcon indicador 08218.00material de apoyofuente de calor recomendada:lámpara de infrarrojos 04036.93

170

B3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, flujo de calor

Aparato de estratificación térmica 04508.00para demostrar cómo dos líquidos contemperaturas diferentes se separan encapas.

Soporte angular estable, pintado enblanco, con dos cilindros verticales decristal DURAN® conectados entre sípor la parte superior e inferior con en-tubado extraíble de tubo flexibletransparente. Los termómetros o lassondas de temperatura puedensostenerse por medio de dos topes degoma con orificios.

Cilindro de cristalaltura 220 mmdiámetro 35 mm

Entubadodiámetro 10 mmAccesorios incluidos:Abrazaderas de tubo flexible (2×) 43631.10Tapón de goma,1 orificio, 7 mm ∅ (2×) 39260.01

Tapón de goma,2 orificios, 7 mm ∅ 39260.02

Estratos de temperatura en aguaAmbas espitas de tubo flexible se en-cuentran cerradas. Un cilindro de cristalse rellena con agua fría, el otro con aguacaliente coloreada. Se abren las espitasde tubo flexible. El agua caliente fluye através del tubo flexible superior, el aguafría a través del inferior, hasta que

ambos cilindros se encuentren llenoshasta la mitad con agua fría y caliente.La estratificación puede apreciarse enlos límites de color. La estratificaciónpermanece durante largo tiempo, de-bido a una pobre conductividad térmi-ca del agua y del cristal.

Aparato de Hope 04270.00para observar la densidad máxima delagua a 4 °C.Cilindro de metal fijo rodeado en elcentro por un contenedor que puedealbergar una mezcla de refrigeración.2 mangas en los extremos superior einferior del cilindro para introducirtermómetros o sondas de temperatu-ra. El contenedor de refrigeracióncuenta con un caudal hacia fuera parael agua de fusión

Aparato conduccióntérmica 04516.00para demostrar las diferentes conduc-tividades térmicas de los metales através de la fundición de pastillas decera o encendido de cerillas en los ex-tremos de las barras. Barras con orifi-cios axiales para albergar a las cerillas.Materiales de las barras: cobre, latón, aceroDimensioneslongitud 70 mmdiámetro 5 mmAccesorios estándar:Cera, 100 g 04515.00

Aparato, tipo Ingenhousz 04517.00para demostrar las diferentes conduc-tividades térmicas de los diferentesmateriales.Recipiente de aluminio con tapa yanillo de protección térmica. Se fijanseis barras térmicamente aisladas a latapa. Las barras están cubiertas concinta del indicador de temperaturaque cambia del naranja al rojo a,aproximadamente, + 40 °C.

Materiales aluminio, zinc, de las barras: madera,cobre,

acero, latónDimensioneslongitud 200 mmdiámetro 10 mmCambio de temperatura del indicador aprox. 40 °C

Experimento: Anomalía dela densidad del agua

Nº de ref. del exp. 04096Temperatura del termómetro superi-or (curva A) y del termómetro inferior(curva B) frente al tiempo.

Lista de equipamiento:Pie en H pass 02009.55Vorille 630 mm 02027.55Aparato de hope 04270.00Medidor de tempera. (2×) 07140.00Sondade immersion 50/1000°C (2×) 13615.03Pinza universal 37715.00Nuez doble pass 02040.55Mesita con varilla 08060.00

171

B 3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, flujo de calor

Experimento: Conductividad térmica y eléctrica de losmetales

Nº de ref. del exp. 23502La conductividad térmica del cobre ydel aluminio se determina en un gra-diente de temperatura constante delflujo de calor medido calorimétrica-mente.Se determina la conductividad eléc-trica del cobre y del aluminio y seprueba la ley de Wiedmann-Franz.

Extraído de "LaboratoryEyperiments Physics”

Aparato de conductividad térmica 04518.01

para determinar la conductividad tér-mica del cobre y del aluminio. Los dosrecipientes del calorímetro actúancomo depósitos de almacenamiento decalor con agua helada y agua en ebulli-

ción. La conductividad térmica se cal-cula según las diferencias de temper-atura de los extremos de las barras y lacantidad de energía transmitida al de-pósito de almacenamiento frío.

Recipientes de calorímetroRecipientes de aluminio encastrados encontenedores de plástico con ais-lamiento térmico de poliestireno ex-pandidoDimensiones: Diámetro 130 mm, altura 120 mm

El recipiente del calorímetro con mangade conexión de conductividad térmicacuenta con un hueco cilíndrico en laparte inferior que puede albergar a unabarra de conductividad térmica.

Barras de conductividad térmica

cobre o aluminio macizo, revestidocon plástico transparente para reducirlas pérdidas de calor laterales. Un ex-tremo de barra sin aislamiento deaprox. 2 cm para su inmersión en re-cipiente de calorímetro con manga deconexión de conductividad térmica.Superficie de manguito con 10 huecosequidistantes para medir el gradientede temperatura a lo largo de la barra.

Dimensiones: Diámetro 25 mm, longitud 420 m

Las barras de conductividad térmicatambién resultan adecuadas para de-terminar la conductividad eléctricadel cobre y del aluminio (de-mostración de la ley de Wiedemann-Franz, es decir, la relación entre laconductividad térmica y eléctrica delos metales).

Q es una función de tiempo para el aluminio.

Barras, en forma de U para comparar las conductividades térmicas de los sóli-dos y para determinar los coeficientes de conductividad térmica.Barra de aluminio, d = 5 mm, b = 175 mm 05910.00Barra de cobre, d = 5 mm, b = 175 mm 05910.01Barra de latón, d = 5 mm, b = 175 mm 05910.02Barra de cristal, d = 5 mm, b = 175 mm 05911.00Barra de cobre, d = 3 mm, b = 175 mm 05910.03Barra de cobre, d = 5 mm, b = 120 mm 05910.04El flujo térmico a través de una barra también depende de su sección y longitud.Esto puede demostrarse utilizando barras de cobre de diferentes tamaños.

El aparato está formado por:Recipiente de calorímetro, 500 ml 04401.10Recipiente de calorímetro con conexión de conductividad de calor 04518.10Barra de conductividad de calor, Cu 04518.11Barra de conductividad de calor, Al 04518.12 Experimento: Coef. de conducción

térmica de los metalesNº de ref. del exp. 10432Extraído de "TESS – Formación ysistemas de experimentación paraalumnos”

Bibliografía de experimentación:Experimento para alumnos – Calor,véase la página 31.

172

B3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, flujo de calor

Experimento: Demostración del flujo de calor en líqui-dos cuando se calientan por un lado.

Tubos de circulaciónpara demostrar el flujo de calor enlíquidos cuando se calientan por unlado (sistema de calentamiento deagua caliente con circulación de con-vección).

� Convección de líquidos tubo, pequeño 04510.01

para experimentos de alumnosTubo de cristal DURAN® modeladocomo una vía de derivación rectangu-lar cerrada, con pieza de relleno.

Diámetro del tubo, exterior 16 mmaltura × anchura (mm) 100 ×140cantidad de relleno aprox. 50 ml

� Convección de líquidos tubo, grande 04510.00

para propósitos de demostración.Tubo de cristal DURAN® modeladocomo una vía de derivación rectangu-lar cerrada, con pieza de relleno.Diámetro de tubo, exterior 25 mmaltura × anchura (mm) 360 × 260cantidad de relleno aprox. 340 ml

� Modelo decalefacción 04509.00

para demostrar la función de un sis-tema de calentamiento de aguacaliente con circulación de convección.La temperatura se mide en dos puntosde la vía de derivación: en la "caldera” ydespués en el "radiador”.Tubos de cristal DURAN® conectadosen dos puntos por medio de entubadotransparente; una conexión con espitade tubo flexible para ajustar el caudalde agua.Diámetro de tubo, exterior 18 mmaltura × anchura (mm) 580 × 340cantidad de relleno aprox. 500 mlRepuestos:Tapones de cierre GL 18, 10 piezas 41220.03Tapones de conexión GL 18, 10 piezas 41230.03Obturador para GL 18, ∅ 8 mm, 10 piezas 41240.03

�

�

�

Nº de ref. del exp. 04537El flujo de calor del tubo de circu-lación se visualiza por medio de aguacoloreada.

Lista de equipamiento:

Trípode »PASS« 02002.55Barra de soporte »PASS«,63 cm 02027.55

Abrazadera de ángulo derecho »PASS« 02040.55Abrazadera universal 37715.00Tubo de convección de líquidos 04510.00Quemador de butano, Laborgas 32178.00Bombona de butano 47535.00Embudo 36890.00Permanganato potásico 30108.25

Nº de ref. del exp. 08819Lista de equipamiento:Base de soporte »PASS« 02002.55Barra de soporte »PASS«, 100 cm 02028.55Abrazadera de ángulo derecho »PASS« (2×) 02040.55Abrazadera universal (2×) 37715.00Mod. de agua caliente sistema de calentamiento 04509.00Bombona de butano 47535.00Quemador de butano,

Laborgas 32178.00Embudo 36890.00Permanganato potásico 30108.25Medidor de temperatura, digital 13617.93Sonda de temperatura Pt100 (2×)11759.01oMedidor de temperat., manual 07140.00Termopar NiCr-Ni (2×) 13615.02

173

B3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, radiación y absorción térmicas

Experimento: Absorción de calor en función del colorde superficie

Fuentes de radiación recomendadas:

� Lámpara de infrarrojos 04036.93

Lámpara de infrarrojos, revestimientode cerámica, esmaltada en blanco;diámetro 125 mm; altura 158 mm;base de enroscado E27.Potencia 250 WVoltaje de red 230 V~

� Lámpara de filamentos con reflector, 230 V/120 W

06759.93

� Enchufes de lámpara, E 27,Conexión de red 06751.00

la barra del enchufe puede rotarse ydesplazarse, longitud de barra 200 mm

Tubo de ensayo blanco 36294.05

Tubo de ensayo negro 36294.06Los tubos de ensayo que se usan nor-malmente para experimentos de de-mostración sí que demuestran la ab-sorción de la radiación térmica enfunción del color de la superficie.Tubos de cristal DURAN® con límite detope SB29 d = 30 mm, l = 200 mm

Copa pulido 05903.00

Copa negro 05904.00Vasos de aluminio para análisis (idén-tica función que los tubos de ensayo)normalmente utilizados para experi-mentos de alumnos. Vasos de análisiscon borde redondeado.d = 30 mm, l = 60 mm

��

�

Rotor de turbina 02527.00para detectar los caudales de aguaoriginados p. ej. por llamas u otrasfuentes de calor.Rueda sobre barra de soporte; debeninsertarse 12 aletas de plástico en larueda.

Diámetro de rueda 120 mmLongitud de barra 220 mm

Nº de ref. del exp. 10435De “TESS-Sistema de entrena-miento y enceñanza experimen-tal para alumnos”Literatura experimental:“Experimentos Escolares de Termo-logía” vease p. 31.

Nº de ref. del exp. 04542Si dos recipientes llenos de aire, unode los cuales tiene una superficie decolor claro y el otro oscuro, se calien-tan uniformemente mediante un radi-ador térmico, el aire de los dos recipi-entes se expande. Se indica ladiferencia de expansión mediante lautilización de manómetros.

Lista de equipamiento:Base de soporte »PASS« 02005.55Base de trípode »PASS« 02002.55Barra fija »PASS«, 40 cm(2×) 02026.55Barra fija »PASS«, 63 cm 02027.55Abrazadera de ángulo derecho (3×) 02040.55Abrazadera universal (2×) 37715.00Manómetro de tubo en U (2×) 03090.00Radiador térmico 04036.93Enchufe de lámpara, E27 06751.00Embudo 36890.00Tubo de ensayo, blanco 36292.05Tubo de ensayo, negro 36294.06Tubos de cristal, 8 cm, 10 piezas 36701.65Tope de goma, 32/26 mm (2×) 39258.01Entubado de silicona, d = 7 mm 39296.00Eosina para microscopio 31296.04

174

B3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, radiación y absorción térmica

� Cubo de radiación Leslie 04555.00para investigar la radiación térmica deun cuerpo en función de la temperatu-ra y la superficie. Cubo de latón huecocon tapa extraíble para llenado conagua caliente. Con cuatro superficieslaterales diferentes: de metal pulido,

metal mate, esmalte blanco, esmaltenegro.Tapas con dos orificios (d = 10 mm)con termómetro y agitador.

Dimensiones (mm) 120 ×120 ×120

� Agitador para el cubo de radiación 04555.01complemento para el cubo de ra-diación Leslie 04555.00, para removerel líquido del cubo.

Con polea, accionamiento manual omotor de laboratorio.

Experimento: Radiación térmica de un cuerpo en funciónde la temperatura y de la superficie

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Nº de ref. del exp. 04543Lista de Equipamiento:Base de trípode »PASS« 02002.55Base de cilindro »PASS« 02006.55Parte superior de tabla sobre barra 08060.00Termopila, tipo Moll 08479.00Tubo de protección 08479.01Ranura 08479.02Medidor universal amplificador 13626.93Multímetro digital 07134.00Calentador de inmers. 1 kW 04020.93Varillas de acoplamiento (4×)

Experimento: Ley de desplazamiento de WienNº de ref. del exp. 4633Se determina la distribución de la intensidad en el espectro de una bombilla dediferente calor.Lista de equipamiento:Banco de perfil óptico, 100 mm 08282.00Banco de perfil óptico, 600 mm 08283.00Base para banco de perfil óptico (4×) 08284.00Portaobjetos, h = 30 mm 08286.01Portaobjetos, h = 80 mm (3×) 08286.02Articulación rotativa parabanco de perfil óptico 08285.00Lámpara de laboratorio 2, 30 W 08128.88

Ranura, ajustable 08049.00Portaobjetivo 08012.00Lente f = 200 mm 08024.01Tabla de prisma con soporte 08254.00Prisma 60°, h = 45 mm 08239.00Termopila, tipo Moll 08479.00Ranura, acoplable a termopila 08479.02Amplificador de medición univ. 13626.93Multímetro digital 07134.00Suministro de energía 13533.93Cables de conexión (4×)

� Termopila, tipo Moll 08479.00Sonda para detectar la radiación tér-mica, luz visible y luz ultravioleta;revestimiento metálico sobre unabarra, con reflector cónico pulido; 16termopares en serie detrás de una su-perficie metálica ennegrecida; ven-tana de cristal protectora extraíble.Margen de longitud de onda 150 nm…15 µmSensibilidad 0.16 mV/mWDuración de ajuste 2 – 3 sDiámetro de revestimiento 34 mmLongitud de revestimiento 80 mm

� Tubo protector par termopila08479.01

que debe fijarse sobre la termopilapara disminuir el ángulo de medición(atenuación de radiación perturbado-ra). Longitud 150 mm.

� Ranura, acoplable a termopila08479.02

para medir espectros de emisión. Pan-talla metálica blanca con ranura de 2mm de ancho; acoplamiento cilíndri-co con resortes de fijación que debeninstalarse sobre termopila..

175

B3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, radiación y absorción térmica

Experimento: ley de radiación de Stefan-BoltzmannNº de ref. del exp. 23501Según la ley de Stefan-Boltzmann, laenergía emitida por un cuerpo negropor área unitaria y tiempo unitario esproporcional a la "cuarta” potencia dela temperatura absoluta del cuerpo. Laley de Stefan-Boltzmann también re-sulta válida para un cuerpo denomi-nado "gris” cuya superficie muestraun coeficiente de absorción indepen-diente de longitud de onda menor deuno. En el experimento, el cuerpo"gris” se representa por medio del fila-mento de una lámpara incandescentecuya emisión de energía se investigaen función de la temperatura.

Experimento: Reflejo y absorción de radiación térmica

Radiómetro, tipo Crooks 06676.00para convertir la energía de radiaciónen energía cinética.Cruce con aletas con 4 placas de micaennegrecidas por un lado, sobre un ejede rotación de un recipiente de cristalevacuado.Altura 210 mm, diámetro de esfera 70 mm

Espejos parabólicos, 1 par 04540.00para demostrar el centrado de la ra-diación. Un espejo contiene un puntoluminoso, el otro un soporte de cerillas.Tanto la fuente de luz como el soportepueden desplazarse a lo largo del eje.El juego está formado por:Espejo parabólico con soporte (2×) 04540.01Enchufe de lámpara E 14 sobre barra 06175.00Lámpara de filamentos 6 V/5 A 06158.00Soporte de cerillas

Espejo parabólico con soporte 04540.01Espejo metálico sobre barra , orificiode 10 mm sobre el eje y soporte paraun enchufe de lámpara (otro orificiopara el cable) o para receptores difer-entes, p. ej. soporte de cerillas (ter-modinámica) o micrófono de medi-ción (acústica).Datos de espejodiámetro 465 mmdistancia focal 100 mm

Nº de ref. del exp. 04544Un espejo cóncavo recoge la ra-diación de calor de aplicación par-alela en el foco. Lo más impresion-ante en esta disposición delexperimento es que la radiación decalor emitida por una bombilla pe-queña es suficiente para encenderuna cerilla situada en el foco delsegundo espejo cóncavo.

Lista de equipamiento:Espejo parabólico, 1 par 04540.00Banco de perfil ópt., 1 m 08282.00Base para banco deperfil óptico (2×) 08284.00Montura de deslizamiento,h = 80 mm (2×) 08286.02Suministro de energía 13533.93

Fuerza electromotriz termoeléctricade la termopila en función de la tem-peratura absoluta de los filamentos.


176

B3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, aislamiento

Experimento: aislamiento térmico con diferentes materiales (experimento de alumno)

Experimento: Aislamiento térmico / Conducción térmica

Lista de equipamiento:Unidad de ensayo paraaislamiento térmico 04505.00Cuba de aluminio, 0.5 l 05933.00Calentador de inmers., 300 W 05947.93Vaso de cristal para análisis, 250 ml 36004.00Embudo 36891.00Termómetro–10…+100 °C (2×) 38056.00

juego de experimentación para exper-imentos de alumnos para observar laspropiedades de aislamiento térmicode diferentes materiales de ais-lamiento de paredes y para estudiarlos conceptos de aislamiento térmico,conductividad térmica y capacidadtérmica.La unidad de ensayo contiene dos re-

cipientes de aislamiento que estánformados cada uno por un recipientede cristal exterior e interior, una placabase y un anillo de cobertura de es-puma de poliuretano aislante y re-sistente al agua, así como un tope conun orificio para albergar al ter-mómetro.Se suministran los siguientes materi-

Unidad de ensayo para aislamiento térmico 04505.00 ales como relleno para el espacio anu-lar entre las dos paredes de cristal:• Poliestireno (material aislante)• Lana mineral (material aislante)• Serrín (pared de madera)• Arena (pared de piedra)• Cinta metálica de aluminio (puer-

tas y marcos de ventana de metal)Los recipientes y materiales aislantesse encuentran incluidos en una caja dealmacenamiento.

También pueden estudiarse otros ma-teriales, p. ej. plumas, lana, etc.;pueden simularse paredes húmedasde madera o piedra con serrín o arenahúmedos.Dimensiones exteriores del recipienteaislantediámetro 80 mmaltura 160 mm

anchura de espacio anular: aprox. 25mm.

1⁄k de transicióntérmica en fun-

ción del grosorde pared d .

Nº de ref. del exp. 23603Se utiliza una casa modelo con pare-des laterales reemplazables para de-terminar los coeficientes de transi-ción de calor (valores k) de diversasparedes y ventanas y para establecerlas conductividades térmicas dediferentes materiales. Para estepropósito, las temperaturas del inte-rior y del exterior de las paredes semiden a una temperatura constanteinterior y exterior del aire (en estadoestacionario).Con una estructura de pared de capasmúltiples la diferencia de temperatu-ra encima de una capa es propor-cional a la resistencia específica detransmisión térmica . La capacidadtérmica del material de la pared afec-ta a las temperaturas de pared du-rante el calentamiento y exposicióntemporal a la radiación solar.

Extraído de "Laboratory ExperimentsPhysics”

177

B 3. Termodinámica3.3 Transmisión de calor, aislamiento

Casa térmica 04507.93La casa de alto aislamiento está for-mada por un bastidor base térmica-mente aislado con tapa extraíble,paredes de medición, aislamiento ex-terior y calentamiento.Bastidor básico: aislado del suelo me-diante una placa de poliestireno de 5cm de grosor. Paredes laterales conaberturas cuadradas (210 mm × 210mm); las paredes de medición se fijandesde el interior y se presionan medi-ante dos tornillos contra el obturadorde abertura. Cada una de las paredesexteriores lleva un perfil y una pe-queña placa excéntrica para sostenermaterial de aislamiento adicional.Cada columna angular tiene un orificio(? 9 mm) para introducir las sondas detemperatura; el orificio se precintamediante espuma.La tapa aislada por una placa de po-liestireno de 5 cm de grosor, fijada alas columnas angulares del bastidorbase con 4 tornillos fileteados que nopueden perderse.Revestimientodimensiones (mm) 400 × 400 × 400

Paredes de medición 250×250mmGrosor de madera 10, 20, 30 y 40 mmCristal cristal simple, grosor

5 mm y ventanas decristal aislanteauténtico

Poliestireno grosor 20 mm

Pueden utilizarse paredes autofabri-cadas (p. ej. cemento, piedra) y pare-des de capas múltiples como paredeslaterales. Grosor de pared máximo: 50mm.

Aislamiento exterior 210×210 mm4 Poliestireno grosor de placas 20 mm

Calentamiento: enchufe de lámparaE27 con lámpara de filamentos de 60W en el suelo de la casa, cubierta porcampana negra con ranuras de venti-lación. Dos enchufes de diodo de 5polos (en una pared exterior y en el in-terior del suelo) para conectar la regu-lación térmica 04506.93 y su sondade temperatura. Soporte para la sondade temperatura de la campana decalentamientoTamaño de la campana (mm) 140×140×160Casa de alto aislamiento con cable desuministro de potencia, suministro depotencia 230 V~.

Regulación electrónica para casa térmica 04506.93La regulación térmica permite ajustarla temperatura dentro de la casa dealto aislamiento entre 35 °C y 70 °C.Las fases de calentamiento puedenregistrarse gráficamente.

Sonda de temperatura (resistenciaNTC) en un tubo de protección metáli-co abierto; cable de conexión conclavija de diodo de 5 polos.Tubo protector: Longitud 100 mm, diámetro 18 mm.Longitud del cable de conexión: 300 mm

Unidad de regulación con reves-timiento en plástico con clavija paraconectar la calefacción, botón paraselección de temperatura, lámpara decontrol para fases de calentamiento,cable con clavija de diodo de 5 polospara conectar con la sonda de temper-atura de la casa de alto aislamiento.Dos conexiones de salida de 4 mmpara conectar un aparato registrador;interruptor de red y cable de sumin-istro de potencia.

máx. potencia de conmutación 100 Wmargen de temperaturatemperatura del aire en la casa 35 °C…70 °Cprecisión de regulación ± 2 °Csalida de aparato registrador encendido/apagado de calefacción 0 V/+ 12 Vrevestimiento dimensiones (mm) 225 ×110 × 65voltaje de conexión 230 V~/ 50…60 Hz

Otros voltajes de conexión a petición

Accesorios estándar:Lámpara de filamentos 230 V/100 W,enchufe E27;para un calentamiento más rápido dela casa de alto aislamiento, se utilizauna lámpara de filamentos de 100 Wcon regulación de calentamiento.

Perfil de temperatura en pared depoliestireno (grosor 2 cm) y en paredde cristal (grosor 3 cm) tras un perio-do de calentamiento de 45 minutos.

exterior

Poliestireno, d = 20 mm Cristal, d = 3 mm

exteriorinterior

178

B3. Termodinámica3.4 Calorimetría

Experimento: Capacidad térmi-ca específica de cuerpos sóli-dos (experimento de alumno)

Nº de ref. del exp. 10439Bibliografía de experimentación:Experimentos para alumnos – Calor,véase la página 31.

Extraído de "TESS – Formación ysistema de experimentación paraalumnos”

Calorímetro de alumno 04404.88formado por:� Vaso de análisis

de cristal 250 ml 36013.00� Vaso de análisis

de cristal 400 ml 36014.00� Lámina de fieltro (2××) 04404.20� Tapa 04404.01� Bobina de calentamiento

con enchufes 04450.00� Varilla de agitación 04404.10

Accesorios recomendados:Termómetro de alumno 38005.10

Lámina de fieltro 04404.20Debe utilizarse como aislamientoentre los dos vasos de análisis de cristal, dimensiones (mm)100×100×3

Tapa para calorímetro de alumno 04404.01espuma de poliéster repelente alagua; el perfil permite el cierre perfec-to del vaso de análisis de 250 ml. Ori-ficios para el termómetro o la varillade agitación y ranura para bobina decalentamiento. Diámetro superior 90mm, diámetro inferior 70 mm.

Bobina de calentamiento con enchufes 04450.00Bobina de calentamiento fijada sobrebarras de 90 mm de largo; conenchufes de clavija de 4 mm, distancia19 mm. Datos de la bobina de calen-tamiento iguales que el calorímetrode calefacción 04401.00

Varilla agitadora 04404.10la varilla de cristal se curva hasta unángulo, l = 200 mm

Cuerpos de metal, juego de 3 04406.00cuerpos de prueba con la misma masa,para determinar la capacidad térmicaespecífica de los metales. Cuerposmarcados como el material.Material: hierro, latón, aluminiomasa 60 gsuperficie básica (mm) 20×20

Bolsa de tela metálica 04408.00para albergar los cuerpos de prueba olos cubitos de hielo durante las medi-ciones calorimétricas.

Calorímetro 04401.00para determinar la capacidad térmicaespecífica de los cuerpos sólidos olíquidos y para medir las energías deconversión.Recipiente de calorímetro y tapa condispositivo agitador y calentamiento.Recipiente de aluminio en contenedorde plástico con aislamiento térmico depoliestireno. Clavijas de conexión de 4mm para suministro de potencia. Unorificio de 10 mm para termómetro osonda de temperatura.

Dimensiones exterioresdiámetro 130 mmaltura 160 mm

Calentamiento en aire en aguacorriente (máx.) 2 A 5 Avoltaje (máx.) 5 V 12 Vpotencia (máx.) 10 W 60 W

Bobina de calentamiento 04401.01calorímetro, 5 piezas. (Piezas de recambio)

Calorímetro, transparente 04402.00para determinar capacidades térmi-cas específicas, energías de conver-sión o entalpías de reacción, que per-mite la observación simultánea de lastransformaciones de material.Recipiente de vacío Dewar de doblepared con tapa y base fija. Dos orificiosen la tapa para introducir una bobinade calentamiento, un evaporador o untermómetro. Contenido aprox. 1,2 lAccesorios recomendados:Bobina de calentamiento con enchufes 04450.00

Recipiente de evaporación para calorímetro 04405.00Separador para calorímetro transpar-ente 04402.00 para determinar elcalor de evaporación de los líquidos.El líquido se evapora dentro de uncaudal de aire y la energía necesaria seextrae del baño de agua delcalorímetro. La cámara de evapo-ración se cubre con una placa de filtrode cristal. Intercambiador de calor enforma de espiral.Bibliografía de referencia: Trabajosprácticos de química para nivel uni-versitario.

179

B 3. Termodinámica3.4 Calorimetría

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Experimento: Calor de combustión de los líquidosNº de ref. del exp. 12242Para determinar los valores de com-bustión de los líquidos combustibles(p. ej. aceite) se aspiran sus gases decombustión con ayuda de una bombaa través del calorímetro (intercambi-ador de calor) del revestimiento decristal y transmiten así su energía albaño María que les rodea.

Lista de equipamiento:Calorímetro compuesto porrevestimiento de cristal 02615.00Separador del calorímetro 02615.01Termómetro de laboratorio+15…+40 °C (2×) 38057.00Varilla de agitación magnética,3 piezas 46299.02Imán de varilla 06311.00Botella de lavado de gases250 ml, SB 29 36692.02Soporte Bunsen,h = 750 mm 37694.00Abrazadera doble (3×) 37697.00Abrazadera universal (3×) 37715.00Entubado, di = 7 mm 39296.00Bomba de filtro, plástico 02728.00Quemador de alcohol 32154.00Tapones de goma, 20 piezas. 02615.03Tubo de ensayo con conexiones de tubo flexible36330.15Tubo de ensayo, ángulo derecho,10 piezas. 37701.59Conexión de laboratorio 02074.00Balanza

Equipo de calorímetro, determinación de entalpíaformado por partes del "sistema delaparato de revestimiento de cristal”;para medir el calor de combustión delos sólidos, líquidos y gases, así comopara determinar las entalpías de reac-ción de los gases.formado por:� Revestimiento de cristal 02615.00� Separador de calorímetro para

revestimiento de cristal 02615.01� tapa para separador

de calorímetro 02615.02 lanza de combustión

para gases 02613.00 quemador de alcohol 32154.00

� termómetro 15 °C…40 °C (2×) 38057.00

� tapones de goma, paquete de 20 02615.03

� varillas de agitación magnéticas, 3 piezas 46299.01

� imán de varilla, 200 mm de largo 06311.00

Accesorios recomendadosEquipo de almacenamiento pararevestimiento de cristal (no representado) 02600.01Para una descripción completa del"sistema del aparato de revestimien-to de cristal” véase la página 341.

Experimento: Capacidad térmica de los metalesNº de ref. del exp. 23301Las muestras calentadas se colocan enun calorímetro lleno de agua a bajatemperatura. La capacidad térmica dela muestra se determina a partir delaumento de la temperatura del agua.


Temperatura en función del tiempo delmétodo del experimento de mezclasa) acero, b) latón, c) aluminio

180

B3. Termodinámica3.5 Tecnología solary

Experimento: Estudio del comportamiento de la temper-atura de diferentes colectores solares

Nº de ref. del exp. 08821Se estudia el comportamiento de latemperatura (absorción) de los cua-tro absorbentes con áreas idénticaspero con colores de superficie difer-entes y aislamientos térmicos difer-entes.

Lista de equipamiento:Colector de rayos solares,campo de ensayo 06756.00Base de trípode »PASS« 02002.55Barra de soporte, l = 25 cm 02025.55Abrazadera de ángulo derecho 02040.55Soporte para rayo solarColector 06757.00Medidor de temperaturadigital 4-2 13617.93Sonda de inmersiónPt-100 (4×) 11759.01Lámpara halógena, 1 kW 08125.93Pasta conductoratérmica 03747.00

Colector de rayos solares, campo de ensayo 06756.00

para estudiar el comportamiento de latemperatura de cuatro colectores so-lares diferentes; se demuestra la in-fluencia del esmalte absorbente, elaislamiento térmico y la cobertura decristal. Las mediciones se realizan si-multáneamente bajo las mismascondiciones (iluminación, caudal deaire). Cuatro colectores dentro de unmarco de metal con una escala angu-lar y tornillos de fijación lateral paraajustar el ángulo de incidencia de laluz. Cada absorbente tiene un enchufeen la parte trasera para albergar son-das de temperatura o termómetros.

Colectores: absorbente blanco; absorbente negro;absorbente negro sobre espuma PUR;absorbente negro sobre espuma PURcon revestimiento de cristal.Absorbentematerial cobre con revestimiento deesmaltedimensiones (mm) 100 ×100 × 2revestimiento dimensiones (mm) 365 × 280 × 60

Otros accesorios necesarios:Soporte de colector solar 06757.00Termómetro–10…+110 °C (4×) 38005.02

u otra sonda medidora de temperatu-ra

Soporte para colector solar 06757.00para sostener a los colectores solares,campo de ensayo del colector y gener-ador solar en cualquier ángulo.Soporte firme de tubo de acerocuadrado pintado con pie de goma.

Dimensiones (mm) 430×360×370

Lámpara halógena 1000 W 08125.93lámpara de seguridad con ventiladorde refrigeración para un fun-cionamiento permanente. Palanca dezoom para la variación continua delángulo de salida de la luz desde 80°(inundación) hasta 35° (haz).

glass coveredand insulated

insulated

black

white

Fuente de luz recomendada

181

B3. Termodinámica3.5 Tecnología solar

Nº de ref. del exp. 23601Los colectores se iluminan con unalámpara halógena de intensidad deluz conocida. La energía térmica ab-sorbida por el colector puede calcu-larse a partir del caudal de volumeny la diferencia en la temperatura delagua en la entrada y la salida del ab-sorbente, si la temperatura de entra-da permanece prácticamente cons-tante al liberar energía hasta undepósito. La eficacia del colector sedetermina a partir de esto. La medi-ción se efectúa con diversas disposi-ciones del colector a diversas tem-peraturas del absorbente.


Experimento: Colector de rayos solares

Bomba de circulación con medidor de caudal 06754.00para que circule el agua y para ajustarel caudal de volumen, p. ej. en un col-ector solar. Bomba de membrana ymedidor de caudal con válvula deajuste con aguja de precisión; soportepintado en blanco; dos olivas deconexión de entubado en la partetrasera; dos enchufes de 4 mm en laparte delantera para conectar el sum-inistro de energía.margen de medición 0…200 cm3/minsubdivisiones 10 cm3/minlíquido agualongitud de escala 68 mmconexión de entubado d = 10 mmsuministro de potencia 3…6 V–/1.5 Arevestimiento dimensiones (mm) 120×140×315

Intercambiador de calor 06755.00para transmitir la energía obtenidapor el colector solar a otro sistema, p.ej. una bomba de calor de almace-namiento de energía 04370.88.Espiral de entubado de cobre estaña-do; diámetro exterior 100 mm; ex-tremidades para ajuste de entubadode tubo flexible de 10 mm.

Colector solar 06753.00colectores planos para calentar aguamediante la absorción de la energía deradiación o de energía térmica proce-dente del entorno.• Pueden retirarse el aislamiento

trasero y la tapa de cristal delantera• absorbentes de acero inoxidable

negro con canales paralelos verti-cales para el caudal de agua

• tapón de llenado y vaciado en laparte inferior

• recipiente de dilatación de cristal• marco de colector con escala angu-

lar y tornillo de fijación para ajustarel ángulo de iluminación

• el diámetro del tubo grande per-mite una circulación de convecciónperfecta

• dos puntos de medición de tempe-ratura para medir la temperaturadel agua a la entrada y la salida delcolector

Absorbentevolumen aprox. 350 mldimensiones (mm) 300 × 400

aislamiento térmico espuma depoliuretano, 20 mm de grosordos puntos demedición de temp.tamaño de revestimiento (mm)

480×520×60Otros accesorios necesarios:soporte para colector solar 06757.00termómetro, –10…+ 110 °C 38005.02u otras sondas de medición de tem-peratura

Accesorios recomendados:Bomba de circulación conmedidor de caudal 06754.00Intercambiador de calor 06755.00Revestimientos de protección parasondas medidoras de temperatura, 2piezas. 11762.05

182


Experimento: Conversión de energía de radiación enenergía eléctrica

Nº de ref. del exp. 08847

Con la ayuda de una batería solar de4 células conectadas en líneas es po-sible accionar un motor de 2 V. Quedaespecialmente impresionante cuan-

do no solamente gira un disco ligero,sino se pone en marcha un carro pe-sado.

Lista de equipamiento:Batería solar, 4 células 06752.04Motor, 2 V– 11031.00Disco para motor 11031.01Coche de experim. para conversión de energía 11061.21Base de trípode »PASS«(2×) 02002.55Base de cilindro »PASS« 02006.55

Barra de soporte, 25 cm 02025.55Abrazadera de ángulo derecho 02040.55Enchufe de lámpara, E27Conexión de red 06751.00Lámpara de filamentos conreflector, 220 V/120 W 06759.93Conductores de conexión (4×)

Coche de experimentación para conversión de energía 11061.21para demostrar el efecto de la energíaeléctrica obtenida mediante la con-versión directa de energía a partir dela energía luminosa o térmica.Coche con motor de corriente contin-ua de 2 V; amortiguadores con con-mutadores de inversión en amboslados. Esto hace que el coche vayamarcha atrás cuando choca contra unobstáculo. Sistema de abrazaderaspara dispositivos con barras redondasde 10 mm y dos enchufes de 4 mm parasuministro de potencia del motor en la

plataforma del coche.

voltaje de funcionamientomáximo 2 V–velocidad sobre la trayectoria de un plano, con 2 V 5 cm/speso en vacío aprox. 580 gcarga efectiva 2.5 kgdimensiones (mm) 310×130×80

Experimento: Generación de gas hidrógeno

Fuente de luz recomendada:Lámpara de filamentos con reflector,220 V/120 W 06759.93Enchufe de lámpara, E29,conexión de red 06751.00

Motor, 2 V- 11031.00para demostrar la energía eléctricaobtenida de una batería solar, termo-generador, célula de combustiblequímico o elementos galvánicos.Motor de corriente continua; elec-troimanes de campo permanentes;revestimiento de plástico con barra de10 mm; conexión sobre dos enchufesde 4 mm del revestimiento.

Disco para motor, 2V- 11031.01para demostrar la rotación del motor,adecuado para motor 2 V 11031.00,plástico.

Nº de ref. del exp. 09361El suministro de energía eléctrica desdecélulas solares depende de la duraciónde los rayos de sol, por lo cual es nece-sario acumular la energía. Una posibili-dad de acumulación duradera es lageneración de gas hidrógeno. Para elexperimento se necesita una tensión deaprox. 4 V (8 células).Lista de equipamiento:Batería solar 8 células 06752.03Base de trípode »PASS« 02002.55Base de cilindro »PASS« 02006.55Barra de soporte, 25 cm 02025.55Abrazadera de ángulo derecho 02040.55

Enchufe de lámpara, E27Conexión de red 06751.00Lámpara de filamentos con reflector, 220 V/120 W 06759.93Soporte para dos electrodos 45284.01Electrodo de varilla, grafito, 10 piezas. 08153.00Vaso de análisis de cristal 150 ml 36003.00Sulfato sódico, 500 g 30166.50Clavijas de cortocircuito, 4 piezas 11620.35conductores de conexión (2×)

183

B 3. Termodinámica3.5 Tecnología solar

para convertir la energía de radiaciónen energía eléctrica• Células de silicio policristalino• Sobre una placa de plástico con

barra de soporte• Placa protectora transparente• Resistente al calor hasta 100 °C• Marcada con conectores de 4 mm

en la parte delanteraTamaño de placade plástico (mm) 110×115

Célula solar 06752.05para estudiar las características deuna sola célula solar

Batería solar, 4 células 06752.04para estudiar las características deuna batería solar (registro de curvascaracterísticas) y para suministrardispositivos de alrededor de 2 V, p. ej.coche de laboratorio (11061.21). 4células en serie.

Batería solar, 8 células,conectable 06752.03adecuada para diferentes aplicacio-nes, ya que puede seleccionarse elvoltaje de salida y la intensidad de lacorriente mediante la conexión corres-pondiente de células individuales.Cada célula cuenta con dos enchufesde 2 mm en la parte trasera.

Generador solar 06752.07para instalar un sistema solar pe-queño, p. ej. para las aplicacionessiguientes:• generación de hidrógeno

(con aparato de electrólisis44518.00)

• suministro de corriente de bombade agua (con bomba de inmersión64568.00)

• carga de acumuladores 7 células dobles de silicona amorfa enserie. Placa montada, resistente acondiciones medioambientales, por-tadora de clavijas de 4 mm con escalade ángulos y tornillo de fijación paramantenerla en el soporte 06757.00bajo cualquier ángulo.

Datos técnicos:(con luz solar de 1 kW/m2, 25 °C)Superficie sensiblea la luz (323 × 285) mmSin voltaje de carga mín. 11.4 VCortocircuitocorriente 0.8 APotencia máxima normalmente 4.5 WVoltaje a potenciamáx. normalmente 8.4 VCorriente a potenciamáx. normalmente 0.53 ATemperatura defuncionamiento máx. 70 °C

Accesorios recomendados:Soporte para colector solar 06757.00

Baterías solares

Batería solar 06752.05 06752.04 06752.03Número de células 1 4 8Dimensiones de las células 5 × 10 cm 2.5 × 5 cm 1.25 × 5 cmSuperficie eficaz de la célula 50 cm2 4 × 12.5 cm2 8 × 6.25 cm2

Uo sin voltaje de carga 0.6 V 2.4 V 4.8 VCorriente nominal paracélula de 0.4 V 1.1 A 0.26 A 0.13 AIk de corriente de cortocirc. � 1.32 A � 0.32 A � 0.16 AEficacia aprox. 9 % aprox. 9 % aprox. 9 %Coeficiente de temperatura

– de Uo –2.1 mV/K –8.4 mV/K –16.8 mV/K– de I k +0.01 %/K +0.01 %/K +0.01 %/K

Sensibilidad máx.Longitud de onda 0.48…1.0 �m 0.48…1.0 �m 0.48…1.0 �mAtenuación de potenciamediante placa 11% 11% 11%

� 8 célulasen serie

� 8 célulasen serie

Generador solar que funciona con bomba de agua

184


Potencia mecánica Pm y potencia eléctrica Pe en función de la frecuencia derotación.

Motor Stirling transparente y accesorios• para demostrar la función de – un motor de aire caliente– una bomba de calor/máquina de frío– un motor solar

• para determinar– la potencia mecánica y eléctrica en función de la velocidad de rotación– las temperaturas de funcionamiento y las diferencias de temperatura

• para el registro y evaluación de– diagramas pV (procesos de ciclos termodinámicos)

Motor Stirling, transparente 04372.00Motor Stirling montado sobre unaplaca base. Volante transparentegrande. Tanto el cilindro como elpistón de desplazamiento fabricadosde cristal resistente al calor. Barra deconexión y cigüeñal de plástico resis-tente al desgaste. Varilla de conexiónen acero endurecida montada sobrecojinete de bolas. Pistón de desplaza-miento con 2 piezas de conexión demedición para mediciones de tempe-ratura.

placa base 207 × 290 mmdiámetro de volante 140 mmorificio en pieza de conexiónde medición de temperatura(para termopar NiCr-Ni,revestido) 0.6 mmpotencia de motor aprox. 1 Wvelocidad de rotación sin carga mín. 800/mínvolumen 32 cm3…44 cm3

Accesorios estándar:Quemador de alcohol, llave Allen paramontar el volante.

Nº de ref. del exp. 23604El motor Stirling se somete a unacarga mediante un freno ajustable, omediante un generador acoplado. Seobservan la frecuencia de rotación ylos cambios de temperatura delmotor Stirling. Se evalúan la energíay potencia mecánicas efectivas, asícomo la potencia eléctrica efectiva,en función de la frecuencia derotación. Puede determinarse lacantidad de energía convertida entrabajo por ciclo con la ayuda del di-agrama pV. Puede estimarse la efi-cacia del motor Stirling.


Experimento: Motor Stirling

185

B3. Termodinámica3.6 Motores térmicos

� Unidad Motor/Generador 04372.01

para convertir la energía mecánicagenerada por el motor Stirling enenergía eléctrica y accionar el motorStirling utilizado como bomba decalor o máquina de refrigeración. Ejedel motor con poleas de dos tamañosdiferentes. Enchufe de lámpara de fi-lamentos E 10. Enchufes de entrada desuministro de potencia (máx. 12 V–).

Accesorios estándar:Correa, aprox. 150 mm de diámetro.Lámpara de filamentos E 10.4 V/0.04 A.

� Medidor del momentode giro 04372.02

para la determinación directa de laenergía mecánica generada por elmotor Stirling.Freno de Prony cargado con resortecon peso de inclinación (indicador),fricción ajustable y una escala. El indi-cador se fija en el eje del motor Stir-ling. La escala se instala sobre la placabase.margen de medición 25 · 10–3 Nmresolución 1 · 10–3 Nm

� Chimenea para Motor Stirling 04372.04

que debe fijarse sobre el quemador dealcohol para obtener un calentamien-to regular del motor Stirling durantela larga serie de medidas.

Accesorios para funcionamientode motor solar 04372.03para hacer funcionar el motor Stirlingtransparente con energía solar, forma-do por:� Espejo parabólicodiámetro de 465 mm, distancia focal100 mm� Volante pequeñorueda de radios metálicos, diámetro de70 mm� Soporte para espejo parabólico yángulo de montaje de motor Stirlingcon varilla� Anillo absorbente negroLongitud 55 mm, diámetro 34 mmFuente de luz recomendada:Sol o lámpara halógena 1000 W

08125.93

Medidas cuantitativasSobre motor Stirling transparente(04372.00)conmedidor para motorStirling pVnT 04371.97y equipo sensor pVn 04371.00• medición y visualización de tem-

peratura en el lado caliente y fríodel cilindro de desplazamiento

• visualización de diferencia de tem-peratura

• medición y visualización delnúmero de revoluciones

• medición de presión y volumen enel motor Stirling, salida como valordel voltaje analógico para la

• representación del diagrama pV.

El motor transparente Stirling se fijasobre una placa base de la unidad delsensor, la unidad del sensor y el instru-mento de medición se encuentranconectados por un cable de 8 polos.El sensor de presión registra los cam-bios de presión del motor Stirling. Seexplora el movimiento del eje delcigüeñal mediante el transmisor pro-gresivo acoplado. Esto permite calcu-lar el número de revoluciones y el vo-lumen momentáneo.

Unidad de sensor pVn para motor Stirling 04371.00para medir la presión del interior delmotor Stirling con un sensible sensorde temperatura de presión compensa-da y para explorar el eje del cigüeñalcon un transmisor progresivo.

Sensor de presión (para voltaje de fun-cionamiento de 5 V):sensibilidad normal

44 · 10-6 V/hPalinealidad 0.15 %voltaje a Po normalmente 0 mV

Transmisor progresivo:resolución 256 impulsos/

revolución

Medidor para motor Stirling pVnT 04371.97

para visualizar la temperatura y elnúmero de revoluciones por minuto, ypara la salida de voltajes analógicospara presión y volumen de motor Stir-ling.

Revoluciones por minuto visualizador de 4 dígitosmargen 0…1999 mín.–1temperatura visualizador de cuatrodígitosT1:margen de medición –10…+500 °Cresolución 1 °CT2:margen de medición –10…+190 °Cresolución 0.2 °C

El visualizador T1 puede conmutarsepara mediciones de diferenciaspresión analógica

valor de voltajemargen 0…5 Vaprox. po ±1000 hPa

volumen analógicovalor de voltajemargen 0…5 VVmín…Vmáx

suministro de potencia 230 V/ voltaje 50…60 Hz

Otras conexiones de voltaje a petición

�

��

�

�

�

�

186

B3. Termodinámica3.7 Conversión de energía térmica, bombas de calor

Efecto Seebeck:Una diferencia de temperatura en los dos puntos de contacto de un termopargenera un voltaje.Efecto Peltier:Si una corriente fluye a través de un termopar, un punto de contacto se calien-ta, mientras que el otro se enfría.

El generador térmico con sus accesorios adaptados se utiliza para la de-mostración y estudio cuantitativo de los efectos termoeléctricos.• Conversión de calor en energía eléctrica• Accionamiento de motores pequeños• Aplicación de energía solar• Funcionamiento como bomba de calor Peltier• Determinación de la eficacia

�Termogenerador 04366.00bloque del generador formado por dosplacas de cobre revestidas de níquelcon orificio para termómetro, entreellas, termopares de conducción de si-licona p- y n-, conectados térmica-mente en paralelo y eléctricamente enserie. Al bloque del generador seatornillan dos contenedores de aguacon laterales abiertos, que se utilizancomo depósitos. Pueden intercam-biarse para que fluyan a través delintercambiador de calor 04366.01 o elrefrigerador de aire 04366.02.

Accesorios estándar:2 Contenedores de agua abiertos(latón, revestido de níquel)2 Obturadores de goma, 2 mordazasde fijación y 4 tornillos fileteados.Número de termopares: 142Temperatura de funcionamiento permanente

aprox. 100 °CResistencia interior 2.8 WFuncionamiento como termogenera-dor voltaje de salida aT = 40 °C aprox. 2 Veficacia aT = 40 °C aprox. 1 %

Funcionamiento como bomba decalorcorriente máx. permanente 6 Adimensiones (mm)bloque del generador 24 × 80 ×126contenedor de agua 28×70×94

�Flujo a través de intercambi-ador de calor 04366.01

para generar una temperatura cons-tante con agua corriente. Latónrevestido de níquel con olivas de en-tubación; se fija al bloque del termo-generador en lugar de un contenedorde agua. Al utilizar el termogeneradorcomo una bomba de calor Peltier paragenerar bajas temperaturas (alrede-dor de –15 °C), se enfría el lateralcalentado.dimensiones (mm) 28×70×94

�Refrigerador por aire04366.02

intercambiador térmico de aire dealuminio negro anodizado; se fijasobre el bloque del termogenerador enlugar de un contenedor de agua.dimensiones (mm) 190×100×50

�

�

�

Modelo de secciónMotor, 4-tiempos Modelo, ciclo Otto, 04620.01Modelo con realce de color convolante; diagrama en la parte de-lantera de la base con explicación delas piezas individuales; una lámpara vaa indicar el momento de ignición; en elcaso del motor Diesel, puede conec-tarse una segunda lámpara pulsandoun botón, que indica una incandescen-cia preliminar; clavijas de enchufe de 4mm en la parte trasera de la basedimensiones (mm)aprox. 200 × 200 × 400suministro de potencia 6 V-

Nº de ref. del exp. 24107En un termogenerador semiconduc-tor, se mide el voltaje sin carga y lacorriente de cortocircuito en fun-ción de la diferencia de temperatu-ra. Se determinan la resistencia in-terna, el coeficiente de Seebeck y laeficacia


Experimento: Termogenerador semiconductor

Potencia eléctrica generada en funciónde la diferencia de temperatura.

Efectos termoeléctricos

187

B3. Termodinámica3.7 Conversión energía térmica, bombas de calor

Nº de ref. del exp. 23602Las presiones y temperaturas de lacirculación de la bomba de calor decompresión eléctrica se miden enfunción del tiempo cuando se accio-na como bomba de calor de agua-agua.Se calcula la energía absorbida y libe-rada a partir del calentamiento yenfriamiento de los dos baños deagua.Cuando se acciona como bomba decalor aire – agua, se determina el co-eficiente de ejecución a diferentestemperaturas de vaporizador.


Experimento: bomba de calor

�°C

60

50

40

30

20

10

0

-10

10 20 30 tmin�Vi

�2

�V0

�c0

�1

�ci

Bomba de calor, principio delcompresor 04370.88para demostrar la función de unabomba de calor de compresión eléctri-ca.

• Diseño simétrico para mostrar queel refrigerador y la bomba de calorse basan en el mismo principio.

• Protegido contra errores de fun-cionamiento mediante válvula deexpansión controlada por ter-mostato y conmutador de protec-ción de presión para exceso y faltade presión.

• Observación del ciclo mediante 2espejos en los que resultan visibleslas transiciones de la fase líquido –gas.

• 4 Puntos de medición de la tempe-ratura situados correspondiente-mente delante y detrás de los inter-cambiadores de calor; 2manómetros.

• Dos contenedores de agua con ais-lamiento como depósitos de calorpara determinar las cantidades deenergía absorbida y liberada.

• La pared trasera de la carcasapuede retirarse con el objeto deexaminar en detalle la disposiciónde las capas.

Datos técnicos:Material de trabajo R 134aPresostatosLateral de alta presión 1.5 MPaLateral de baja presión 0.2 MPa

Control termostático de válvula de estrangulaciónConexión de red 230 V/50…60 Hz

Otras conexiones de voltaje a petición

Potencia nominal 120 Wdesarrollo número aprox. 2.2

(a ∆T = 20 °C)carcasadimensiones (mm) 750×50×630

Accesorios estándar:2 Contenedores de agua con aislamien-to, 5 l, con espita de drenaje para deter-minar las cantidades de energía ab-sorbida o liberada por la bomba de calor.

Accesorios recomendados:Para medición de temperatura:Termómetro digital 4–2 13617.93Sonda de temperatura,de tipo inmersión (4×) 11759.01Para medición de potencia:Medidor de trabajo y potencia 13715.93

Las temperaturas a la entrada y salida del vaporizador �Vi (�), �Vo (�) y del con-densador �Ci (�), �Co (�) en función del tiempo de funcionamiento; curvas con-tinuas: temperatura de depósitos de agua.

188

B3. Termodinámica3.8 Calor de fricción

Experimento: Equivalente mecánico del calor

Diagrama de Temperatura-tiempopara un ejemplo de medición.

�T

A1

A2

T2

28

27

26

25

24

T°C

X

XXX X

XXXX

X

120 240 360 480 600 7200

XX

X

X

X X X X X X X X XT1

ts

Nº de ref. del exp. 23302En este experimento, se rota un cuer-po de prueba de metal y se calientamediante fricción de una banda ten-sada de material sintético. Se deter-mina el equivalente mecánico delcalor a partir del trabajo mecánicodefinido y a partir del aumento deenergía térmica deducido a partir delaumento de temperatura. Al asumir

la equivalencia del trabajo mecánicoy el calor, se determina la capacidadtérmica específica del aluminio y dellatón.


Equivalencia mecánica delaparato de calor 04440.00aparato compacto. Placa base con ro-damiento de rotación para cilindro defricción e inclinación de soporte parala cinta de fricción; que se fija al bordede la tabla mediante abrazaderas defijación.

Accesorios estándar:Cilindro de fricción CuZn, 0,64 kg 04441.01Cinta de fricción de plástico 04441.04Mango del cigüeñal 04441.05Termómetro –10…+ 30 °C 05949.00Pasta conductora de calor, 50 g 03747.00Abrazaderas G 02014.00Otros accesorios necesarios:Pesas, p.ej. 5 kg 44096.81Dinamómetro, p. ej. 100 N 03060.04

Accesorios recomendados:Para soporte de termómetroAbrazadera de banco »PASS«

02010.00Abrazadera universal con junta 37716.00

Aparato medidor del calor de fricción 04441.88Equipo para instalación de experi-mentación con material de apoyo. Es-pecialmente apropiado para experi-mentos de demostración• Opción de accionamiento de motor • Posibilidad de conectar un sistema

contador de demostraciónEl equipo está formado por:Cilindro de fricción CuZn, 0,64 kg 04441.01Cilindro de fricción CuZn, 1,28 kg 04441.02Cilindro de fricción Al, 0,39 kg 04441.03Cinta de fricción de plástico 04441.04Cigüeñal manual 04441.05Rodamiento deslizante 04441.06

Cilindros de fricción hechos de latóno aluminio con 45 mm de diámetro (enel centro), 44 mm o 92 de longitud.Rodamiento deslizante con mangade metal (longitud 400 mm) que debesostenerse en un material de apoyo.Cinta de fricción de plástico con dosojales metálicosdimensiones (mm) 900×6×1

Tubo de Whitings, l = 50 mm 04445.88

La energía potencial de las bolitas depeso se convierte en energía térmicadurante su caída y deceleración den-tro de un tubo.

El equipo está formado por:Tubo de plástico, l = 500 mm, d = 30 mm 04445.00Tope de goma 32/30 sin orificio 39258.00Tope de goma 32/30

con orificio 39258.01Bolitas de peso, d = 2 y 3 mm, 120 g 03990.00

Otros accesorios necesarios:Termómetro de alumno 38005.02o mejortermómetro de laboratoriocon subdivisión de 0.1 °C 38057.00

189

B3. Termodinámica3.9 Comportamiento de los gases

sEste sistema está formado por unrevestimiento de cristal, separadoresespeciales y accesorios. Se desarrollóprincipalmente para experimentoscon gases y puede utilizarse en cole-gios para la enseñanza de física,química y biología.• Demostrativo y transparente• Versátil y fácil de montar• Baño de agua para experimentos de

precisiónCampos de aplicación:• Cálculo de las leyes de los gases• Determinación de masas de mol• Determinación de entalpías de

combustiónPara una descripción completa y de-tallada véase la página 341.

17 experimentos descritos– Ley de Gay-Lussac– Ley de Amontons– Ley de Boyle-Mariotte – Leyes de los gases de Boyle-Mar-

riotte, Gay-Lussac y Amontons– Determinación de masas de mol por

medio del método de densidad delvapor

– La ley de volúmenes integrales– Ley de Gay-Lussac de la com-

bustión de los gases– Ley de Avogadro– Fórmula química del metano, etano

y propano– Determinación del calor de forma-

ción del agua– Determinación del calor de forma-

ción del CO2 y del CO y Ley de Hess– Determinación del valor de calen-

tamiento (valor de combustible) decombustibles sólidos y gaseosos enun calorímetro horizontal

– Determinación del valor caloríficode algunos alimentos

– Determinación del valor de calen-tamiento (valor de combustible) delos líquidos en un calorímetro verti-cal

– Determinación del valor de com-bustible del calentamiento deaceite y el combustible diesel y elvalor calorífico del aceite de oliva

– Técnicas de separación cro-matográfica: cromatografía de gas

– Destilación con vapor

Sistema de equipamiento con camisa de vidrio

HandbookGlass jacket system 01196.12

Nº de ref. del exp. 12230

Experimento: Ley de Amontons

�

�

��

�

� Camisa de vidrio 02615.00cuerpo cilíndrico de cristal DURAN®con gran manga tubular para albergara los separadores especiales quedeben realzarse en un ajuste de líqui-do o gas.Diámetro 75 mm, longitud 155 mm,volumen aprox. 500 ml.

� Nomograma 40440.00gráfico auxiliar para la determinaciónde volúmenes, presiones y temperatu-ras durante los cambios del estadofísico de los gases. Plexiglas®, puedeproyectarse con un aparato deproyección.

Instrumentos de medición de la pre-sión suficiente:� Manómetro

capilar 03104.00manómetro -1.0…0.6 bar 03105.00Conexión de manómetro parasistema de revestimiento de cristal o 03105.01

Barómetro/manómetro, manual 07136.00sensor de presión 07136.01

Equipo de jeringuilla de gas Aparato de calentamiento 32246.93para calentar la temperatura desuperficie del revestimiento de cristaldel radiador de infrarrojos de cerámica aprox. 500 °Cpotencia de entrada 500 Wdimensiones (mm) 160 × 95 × 90suministro de potencia 230 V~

para calcular las leyes de los gases ypara determinar las masas de mol;formado por:� Revestimiento de cristal 02615.00� Jeringuilla de gas, 100 ml 02614.00� Termómetro de laboratorio–10 °C…110 °C (2×) 38056.00 Tapones de goma, paquete de 20 02615.03� Jeringuilla 1 ml, Luer,

paquete de 10 02593.03� Cánula 0.9×70 mm,Luer, paquete de 20 02597.04� Manómetro capilar 03104.00� Nomograma 40440.00

Accesorios recomendados:Unidades de equipamiento paraalmacenamiento de revestimiento decristal (sin representación) 02600.01

�

�

190


Experimento: Ecuación deestado de los gases idealesNº de ref. del exp. 23201El estado de un gas se determina me-diante su temperatura, su presión y lacantidad de sustancia. Para el casolimitado de un gas ideal estas varia-bles se unen por medio de la ecuacióngeneral de estado, a partir de la cualpueden derivarse correlaciones espe-ciales para cambios específicos deestado.


Correlación entre la presión p y el volu-men V para una cantidad de aire con-stante (n = 0.9536 mmol) durante uncambio isotérmico de estado (T= 298.15 K).

Aparato de leyes de los gases 04362.00para mediciones cuantitativas du-rante diversos cambios del estado físi-co de un gas ideal (aire).

• Relación entre presión y volumen auna temperatura constante (ley deBoyle-Mariotte)

• Relación entre presión y temper-atura a un volumen constante (leyde Gay-Lussac)

• Relación entre volumen y tempera-tura a una presión constante (ley deAmonton)

Una cantidad cerrada de aire se en-cuentra contenida en un tubo decristal graduado conectado a unmanómetro de mercurio en forma deU para la medición de presión. Lasramas del manómetro consisten fun-damentalmente en un tubo flexible deplástico, cuyo extremo abierto seapoya sobre un recipiente que con-tiene mercurio. El tubo graduado sefija sobre el soporte, mientras que elrecipiente de mercurio puede despla-zarse a lo largo del soporte en uncoche deslizante con autodetención(véase la fotografía detallada). Estopermite variar la presión y el volumende la cantidad de aire estudiada.

• El tubo graduado de volumen puedetemplarse mediante un baño deagua

• Escala de medición demostrativacon realce de color y subdivisión encm

• Soporte firme con base en forma deestrella

Fotografía detallada de 04362.00

Tubo graduadolongitud 300 mmdiámetro interior 11.4 mm

presión margen de medición aprox.

400–1600 hPalongitud deescala de medición 130 cmlongitud de soporte 200 cm

Accesorios estándar:1 Tapon de goma con orificio de 7 mm,1 Tapon de goma sin orificio, 1 embu-do de llenado

Otros accesorios necesarios:Mercurio, 1 kg 31776.70

Aparato de la ley de Boyle 04363.00Para demostrar la relación entre pre-sión y volumen a temperatura con-stante (Ley de Boyle-Mariotte).• Para conectar el grifo del agua; el

nivel del agua determina el volumende la columna de aire

• No se requiere bomba• Tubo de cristal resistente a la presión

revestido con un tubo flexible pro-tector transparente

• Volúmenes parciales identificadosdemostrativamente, medidas par-ciales de 1/10 y otras identifica-ciones de medidas de 1/4, 1/3, 1/2,2/3 y 3/4

• Manómetro demostrativo

Accesorios estándar:2 Tubos flexibles de presión, longitud1,5 m, 3 abrazaderas de tubo flexible.Margen de medición de presión(absoluta) 0…4 bar

(0…0.4 MPa)Tubo de cristallongitud 500 mmdiámetro 50 mmBarra soportelongitud 100 mmdiámetro 12 mm

191

B 3. Termodinámica3.9 Comportamiento de los gases

Nº de ref. del exp. 23205Una masa oscila sobre un volumen degas dentro de un tubo de precisión decristal. La oscilación se mantiene de-jando escapar gas de vuelta al sis-tema. Se determina el coeficienteadiabático de diversos gases a partirdel tiempo periódico de la oscilación.


Experimento: Coeficiente adiabático de los gases – Oscilador de Flammersfeld

Oscilador de gas, Flammersfeld 04368.00Para determinar el coeficiente adia-bático de los gases. Cristal fijo con uncilindro de cristal de precisión instala-do sobre él y oscilador perfectamenteadaptado. Tubo lateral de ali-mentación de gas con oliva de tuboflexible; introducción ajustada de gasmediante tapón roscado. El tubo deprecisión cuenta con una ranura desalida de gas en el centro y 4 marcascirculares situadas simétricamente aésta, para controlar la amplitud deloscilador.

Tubo de cristal de precisióndiámetro 12.00 mminterior ± 0.01 mmOscilador 11.90 mmdiámetro ± 0.04 mmmasa aprox. 4.7 gvolumen de sistema(hasta la ranura) aprox. 1130 cm3

Coeficiente adiabático de losgasesEl coeficiente adiabáticox = cp/cvde los gases ideales solamente de-pende de los grados de libertad de unamolécula de gas, es decir, del númerode átomos de la molécula.1 átomo x = 1.672 átomos x = 1.403 átomos x = 1.33Un cuerpo oscila dentro de un tubo deprecisión sobre un volumen de gas. Elcoeficiente adiabático del gas se calcu-la con la duración de la oscilación.En la instalación histórica de Rüchardt,la oscilación se amortigua. La insta-lación modificada de Flammersfeldpresenta las siguientes ventajas:• Oscilación no amortiguada, ali-

mentación de energía mediantevapor de gas

• Un gran número de oscilacionesmejora la precisión del resultado

Encendedor neumático 04360.00Para demostrar el aumento de tem-peratura de un gas (aire) durante lacompresión adiabática a través de laignición de un material combustible.Cilindro revestido de cristal DURAN®cerrado en un extremo, pistón adapta-do de metal con mango y orificio para

introducir guata. Longitud 230 mm.

Accesorios estándar:bloque de soporte no deslizante, es-cariador de limpieza, 50 g de grasaRamsay, material combustible: filtrosde membrana, 5 piezas.

Termopar en clavija 04181.00Un termopar de hierro constantan deuna clavija de goma con orificio puedeempujarse por una manga dejeringuillas de gas (sondas de pistón).

192


Nº de ref. del exp. 23203Por medio del aparato modelo parala teoría cinética de los gases, sesimula el movimiento de las molécu-las de gas y se determina la veloci-dad mediante el registro de la dis-tancia de lanzamiento de las bolasde cristal. Esta distribución de ve-locidad se compara con la ecuaciónteórica de MAXWELL-BOLTZMANN.


Experimento: Distribución de velocidad de Maxwell

Distribución de velocidad experimen-tal y teórica del experimento modelo.

Aparato de la teoría cinética de los gases 09060.00Para visualizar y estudiar elmovimiento de los átomos o molécu-las de gas en el campo gravitatorio dela tierra. Las partículas del gas mode-lo, que están formadas por perlas decristal o acero en una cámara plana, seponen en movimiento mediante unaplaca inferior oscilante.

Experimentos cualitativos:• Movimiento térmico• Evaporación• Destilación

Experimentos cuantitativos:• Fórmula de la altitud barométrica• Relación entre presión y volumen• Distribución de velocidad de

Maxwell

Aparato compacto con una cámaraplana vertical instalada sobre unabarra, con un motor eléctrico quepone a la placa inferior en movimien-to oscilante.La cámara plana con ventanas decristal en la parte anterior y posterior,paredes laterales de acero plano. Em-budo de llenado en un lado para lasperlas de cristal o acero, aberturas desalida que pueden conectarse en elotro lado y delante de las cualespueden fijarse diferentes cámaras decercado o una cámara de filtro.Cerramiento de la cámara de volumenen la parte superior mediante un placa

de cobertura móvil con una barra guíade aluminio que puede bloquearse:• La cámara plana puede proyectarse• Ventana delantera de la cámara con

escala de altura, subdivisión en mm • Diferentes cámaras de cercado para

experimentos modelo relacionadoscon la destilación

• Cámara de filtro para experimentosrelacionados con la distribución develocidad (otros elementos requeri-dos: placa con sectores circulares(09062.00) o receptor con cámarade registro (09061.00))

• La barra guía de la placa de cobertu-ra también puede utilizarse para in-stalar pesos ranurados(en el modelo: variación de presiónexterior)

• para colgar un dinamómetro(en el modelo: medición de presiónde gas)

• Nivel de caja integrada para elajuste horizontal del aparato

Dimensiones de la cámaraplana (mm) 60 ×180 × 20Voltaje de funcionamientorecomendado 12 Vmáximo 15 Vpotencia nominal 20 W

Fuente de alimentación recomendado:Fuente de alimentación 0–12 V DC/6V, 12 V AC 13505.93

Accesorios estándar:1000 Bolas de acero, d = 2 mm ± 0.08 mm10 000 Perlas de cristal, d = 2 mm ± 0.2 mm4 Cámaras de cercado1 Cámara de filtro1 Barra de soporte, l = 10 cm, d = 10 mm

Piezas de recambio:Bolas de acero, d = 2 mm, paquete de 1000 09060.02Perlas de cristal, d = 2 mm, paquete de 10000 09060.01

193


Nº de ref. del exp. 21407Las bolas de cristal o acero se acele-ran por medio de una placa vibradora,y se obtienen, por tanto, velocidadesdiferentes (modelo de temperatura).La densidad de partículas de la bolase mide en función de la altura y lafrecuencia de vibración de la placa.


Experimento: Fórmula de altura barométrica

Número de bolas de acero (m = 0.034 g), en función de la altura h, que pasa por elelemento de volumen �V en 30 segundos (frecuencia de vibración 50 Hz).

Placa con sectores circulares 09062.00Para determinar la distribución de ve-locidad espacial del gas modelo delaparato de la teoría cinética de losgases. La placa se encuentra revestidacon cola fría para que las perlas del gasmodelo que salen de la cámara del fil-tro permanezcan pegadas.

Placa de cristal con 30 sectores circu-lares impresos.

Dimensiones (mm) 230 × 300 × 3

Accesorios estándar:2 Bolsas de cola fría, 25 g.

Colector con cámara de registro 09061.00Para determinar la distribución develocidad del gas modelo del aparatode la teoría cinética de los gases. Re-ceptor en forma de sector con 23 cá-maras anulares para cercar las perlasdel gas modelo procedentes de la cá-mara del filtro. Éstas se reúnen en lacámara de registro transparente.

Nivel de caja en la carcasa del recep-tor para permitir el ajuste horizontal.Cámara de registro con barra.

Dimensiones decámara de registro (mm) 240×5×120

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Teoría cinética de los gases

Tabla de amortiguador de aireEquipo compacto para experimentos modelo relacionados con lossiguientes temas:• Movimiento térmico de las moléculas de los gases• Estructuras de líquidos y sólidos• Comportamiento de los electrones en conductores

y semiconductores• Modelos atómicos y experimentos de dispersión

El equipo está formado por una tabla de amortiguador de aire y ac-cesorios adaptados.

• Experimentos demostrativos mediante proyección con aparato deproyección.

• Discos magnéticos coloreados flotan sobre una tabla de amor-tiguador de aire y se repelen entre sí.

• Barreras magnéticas limitan la superficie.• El caudal de aire puede interrumpirse repentinamente con el ob-

jeto de permitir la observación de un estado instantáneo de losdiscos

• Los enrejados que pueden instalarse permiten estudiar el com-portamiento de los electrones en los sólidos

Mesa de cojin neumático según el Prof. Schwarz 11204.88Formada por:Mesa de cojin neumático, unidad básica 11204.01

Raíles guía, 1 par 11204.02

Placa, transparente 11204.22

Discos magnéticos azules, paquete de 10 (3×) 11204.03Discos magnéticos verdes, paquete de 10 11204.04Discos magnéticos rojos, paquete de 10 11204.06

Barrera 11204.51Barrera de margen, larga, 1 par 11204.52Barrera de margen, corta, 1 par 11204.53

Accesorios necesarios:Soplante 13770.93Tubo de presión con adaptadores de extremos 11205.01Proyector

Otros accesorios recomendados:Rejilla estática 11204.31Rejilla dinámica 11204.10Manual"Mesa de cojinneumático” 01182.02

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 4Fig. 3

HandbookAir cushion table 01182.02El manual contiene instruccionesgenerales de métodos y experi-mentación y 47 experimentos que sepueden realizar con la tabla de amor-tiguador de aire, que incluyen la ter-modinámica, electricidad, físicaatómica y física de los sólidos.

Fig. 1 y Fig. 2:Experimento de Compresión de gas2.1.8. del Manual "Tabla de amor-tiguador de aire”

Fig. 3 y Fig. 4Experimento de mezclado de gases 2.1.8. del Manual "Tabla de Amor-tiguador de aire”

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� Mesa de cojin neumático,unidad básica 11204.01

superficie de trabajo transparentesobre marco metálico con una rejillade orificios para generar el amor-tiguador de aire. La presión de aire defuncionamiento se ajusta por mediodel botón de ajuste del ventilador(13770.93). Tres tornillos de ajustepara el ajuste horizontal o la incli-nación de la superficie de trabajo.

Dimensiones de la superficiede trabajo (mm) 226×226

� Raíles guía, 1 par 11204.02que deben instalarse sobre la unidadbásica de la tabla del amortiguador deaire como soporte para la placa trans-parente (11204.22) y la rejilla estáticao dinámica (11204.31 ó 11204.10).Puede ajustarse la altura de los raílesguía por encima de la superficie detrabajo mediante tornillos herméticos

Ajuste de alturamargen 12 mm

� Placa, transparente 11204.22permite disponer discos magnéticosencima de la superficie de trabajo p. ej.para experimentos de dispersión,movimiento de un electrón alrededordel núcleo atómico).

� Discos magnéticos, azules, paquete de 10 11204.03Discos magnéticos, verdes, paquete de 10 11204.04Discos magnéticos, rojos, paquete de 10 11204.06

Pequeños discos transparentes col-oreados con imanes cilíndricos axial-mente magnetizados en el centroDiámetro de disco 16 mm

� Barrera 11204.51dimensiones (mm) 8×210

Barreras de margen, largas, 1 par 11204.52dimensiones (mm) 8×226

Barreras de margen, cortas, 1 par 11204.53dimensiones (mm) 8×210

Tiras magnéticas aparejadas con tirasde aluminio para limitar la superficie.Las barreras de margen con pies degoma antideslizantes para encuadrartoda la superficie de trabajo de latabla de amortiguador de aire.

Rejilla estática 11204.31Para simular una rejilla de cristal. Un"vacío” puede llenarse con un discomagnético si así se requiere, permi-tiendo realizar experimentos rela-cionados con los semiconductoresadulterados.Placa transparente con disposiciónfija de imanes cilíndricos.Placa dimensiones (mm) 240 ×180Distancia entre imanes 40 mm

Rejilla dinámica 11204.10Para simular una rejilla de cristal te-niendo en cuenta la energía de la rejil-la, p. ej. para experimentos modelosrelacionados con la conductividadeléctrica en conductores y aislantes.Marco de metal con placa portadoratransparente de la que se suspendenimanes cilíndricos de tal manera quepuedan oscilar. Segunda placa trans-parente con diseño de orificios para fi-jación durante el transporte.

Piezas de recambio:Imanes de rejilla, Paquete de 5 11204.11

� �

�

�

�

Rejilla dinámica sobre tabla de colchón aire

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Experimento: Efecto de Joule-Thomson

Aparato de Joule-Thomson 04361.00Para el estudio cuantitativo del efectoJoule-Thomson El aparato está formado por un tubo decristal con punto de estrangulación yuna bobina de tubo capilar de cobrepara templar el flujo de gas a través delcilindro.El tubo de cristal está revestido de plás-tico transparente, un filtro de cristalsintetizado en el centro actúa como es-trangulador.Mangas laterales a ambos extremos deltubo para la entrada o salida de gases.Ambas superficies de extremosequipadas con una manga con tapón derosca GL 18 para sostener las sondas detemperatura directamente antes odespués del estrangulador.Tubo capilar de cobre revestido deníquel con olivas de tubo flexible enambos extremos.

Manómetro para medir la diferencia depresión a ambos lados del estrangu-lador.

Manómetro (exceso de presión)margen de medición 0…1000 hPasubdivisiones 50 hPaTubo de cristallongitud 250 mmdiámetro 46 mmBobina de cobrenúmero de vueltas 132diámetro de bobina 90 mmlongitud total de bobina 37.5 m

Accesorios estándar:1 Tubo de presión, longitud 1 m,diámetro interior 8 mm2 Abrazaderas de tubo flexible

Nº de ref. del exp. 23206Se alimenta un caudal de aire medi-ante un punto de estrangulación, enel que el gas (CO2 ó N2) sufre una ex-pansión adiabática. Se miden lasdiferencias de temperatura estable-cidas entre los dos lados del punto deestrangulación a diversas presiones yse calculan los coeficientes Joule-Thomson de los gases en cuestión.


Las diferencias de temperatura semiden a diferentes presiones deémbolo.

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B3. Termodinámica3.10 Cambio de condiciones físicas

Nº de ref. del exp. 23204Una sustancia que es gaseosa bajocondiciones normales se encierra enun volumen variable y se registra lavariación de presión con el volumen adiferentes temperaturas. El puntocrítico se determina gráficamente apartir de un trazo de las isotermas.


Experimento: Ecuación térmica de estado y punto crítico

Aparato del punto crítico 04364.00Para el estudio demostrativo y cuanti-tativo de los gases reales y vapores enfunción de la temperatura, el volumeny la presión.• Observación de la transición entre

la fase gaseosa y líquida • Registro de

isotermas-isócorasisobarascurvas de presión del vapor

• Determinación de los datos críticosy de los coeficientes de la ecuaciónde Van der Waals.

Tubo capilar de medición transpar-ente de cristal especial; contenedor deagua transparente con olivas deconexión de tubo flexible para tem-plar el volumen de medición; cámarade presión de acero inoxidable llena demercurio, que contiene un pistónmóvil que puede ajustarse por mediode una rueda manual; dos válvulaspara el intercambio rápido de losgases estudiados.

Capilar de mediciónMargen de medición 4 mlResistencia de presiónhasta 7.5 MPaa 60 °C

ManómetroMargen de medición 0…50 bar

(0…5 MPa)Dimensiones (mm) 335×340×670

Piezas de recambio:Capilar de medición 04364.11

Gases adecuados:Gas comprimido, hexafloruro deazufre,Tk = 45°C, pk = 38 · 105 Pa 41772.21Gas comprimido, etanoTk = 32°C, pk = 49 · 105 Pa 41772.09

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Experimento: Presión del vapor de agua a alta temperaturaNº de ref. del exp. 23401El agua se calienta en una cámara depresión cerrada; se evapora tantaagua como para hacer que la presiónde la cámara se corresponda con lapresión del vapor a la temperatura decualquier momento. Se determina elcalor de vaporización a diversas tem-peraturas a partir de la medición de lapresión del vapor en función de latemperatura.

Extraído de "Laboratoy Experi-ments Physics”

Logaritmo natural de la presión delvapor p en función de la cantidadrecíproca de temperatura (1/T ): Tb =punto de ebullición a presión normal.

Experimento: Presión del vapor de agua por debajo de100 °C / Calor de mol de vaporización

Nº de ref. del exp. 23402Se estudia la presión del vapor deagua en el margen de 40°C a 85°C. Sedemuestra que la ecuación de Clau-sius-Clapeyron describe adecuada-mente la relación entre temperaturay presión. Se determina un valormedio de calor de vaporización delagua.

Extraído de "Laboratoy Experi-ments Physics”

Representación semilogarítmica de lapresión del vapor p en función de 1/T.

Aparato de altas presiones de vapor 02622.12Para medir la presión del vapor deagua en el margen de temperaturaentre 100 y 250 °C.Cilindro de metal de paredes gruesassobre barra, cuya cavidad interior seencuentra conectada a un granmanómetro. Con termómetro.

Margen de trabajo 0…50 bar (5 MPa)

Cámara de presiónlongitud 140 mmdiámetro exterior 50 mmvolumen de llenado aprox. 15 cm3

Manómetrodiámetro 80 mmmargen de medición 0…60 bar

(6 MPa)Termómetro –10…250°C

Piezas de recambio:Termómetro, –10…+250 °C 38065.00

Otros accesorios necesarios:Fuente de calor, p. ej. Calentador eléctrico

32246.93O mechero Bunsen 32165.05Entubado de gas 39281.10

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Experimento: Licuefacción por compresiónNº de ref. del exp. 09425La bomba licuadora de gas se llena p.ej. con butano. Al comprimirlo, lapresión aumenta al principio, a con-tinuación se va formando cada vezmás líquido, mientras que la presiónpermanece constante. Este experi-mento sirve …

Lista de equipamiento:Licuefactor de gas 08173.00Quemador de butanoLABOGAZ 32178.00Bombona de butano 47535.00Base de trípode »PASS« 02002.55Abrazadera de ángulo derecho 02040.55Abrazadera univ. con junta 37716.00Barra de soporte, l = 25 cm 02025.55

barra de trans-misión

tornillo fileteado

pistón

cilindro de cristalrecubierto de plástico

gaseoso

líquido

Experimento: Fase de transición delíquido-sólidoNº de ref. del exp. 09437Para demostrar la dependencia entrela temperatura de fusión del hielo y lapresión.Se coloca un cable alrededor delbloque de hielo y de él se cuelga unpeso. El hielo se funde al hacer con-tacto con el cable y se congela denuevo por encima de él. Tras unosminutos, el cable ha pasado a travésdel bloque de hielo.

Lista de equipamiento:Base H »PASS« 02009.55Barra de soporte, 25 cm 02025.55Barra de soporte, 63 cm (2×) 02027.55Abrazadera de ángulo derecho (2×) 02040.55Abrazadera univ. con junta 37716.00Pesa comercial de 1 kg 44096.70Plato, 150 ×150 × 65 mm 33928.00Cable de suspensión 06099.00Cuerda de algodón 02091.00

Cable de suspensión, 30 N 06099.00Cable de tungstenode alta resistencia 0.1 mmlongitud 10 m

Licuefactor de gas 08173.00• Para demostrar la dependencia de

la temperatura de ebullición de lapresión

• Introducción al funcionamiento delas bombas de calor por compresión

Llenado con gas butano:Quemador de butanoLABOGAZ 200 32178.00Bombonas de butano 47535.00

Cilindro de cristal DURAN® revestidode plástico con un extremo cerrado,con fileteado exterior en el extremoabierto. Puede atornillarse el pistóncon mango al cilindro de cristal con untornillo de acoplado. El pistón puedefijarse en diversas posiciones a travésde clavijas en la barra de transmisión.

diámetro delcilindro de gas 27 mmlongitud 270 mm

Higrómetro de punto de condensación 04839.88Para determinar el punto de conden-sación así como la humedad relativa yabsoluta del aire.

Formado por:Tubo de metal con base 04839.00Clavija de goma 32/30 39258.03Tubo de cristal,ángulo derecho 36701.57Tubos de cristal, romos angulados, 1 pieza de 36701.55Cubeta de goma 39287.00Termómetro de laboratorio–10…+110 °C 38060.00

otros accesorios requeridos:Pentano n, 250 ml 31707.25

200


Nº de ref. del exp. 23403El punto de ebullición de una solu-ción es siempre mayor que el de undisolvente puro. La dependencia dela diferencia de temperatura (puntode ebullición elevado) de la concen-tración de la solución puede deter-minarse utilizando un aparato ade-cuado.

Extraído de: "Laboratory Experi-ments Physics”

Experimento: Elevación del punto de ebullición

Ejemplo de medición: aumento delpunto de ebullición en función de laconcentración de sal de mesa en unasolución acuosa.

Movimiento molecular de Brown

Representación con un microscopiode televisión.

Portaobjetos, paquete de 5 01281.00Como portador de la suspensión uti-lizada para observar el movimientobrowniano con el microscopio de tele-visión.Cámara plana emparejada con un por-taobjetos de microscopio; cubiertacon cristales de cobertura (64685.00);suspensión adecuada: leche diluida olátex de Perbunan-N (31709.08).Cámara plana:diámetro 10 mmaltura 0.1 mm

Látex Perbunan-N 31709.08Diámetro de partícula de 80 g,0.6…0.8 mm.

Lista de equipamiento:Portaobjetos, paquete de 5 01281.00Cristales de cobertura, paquete de 50 64685.00Látex Perbunan-N 31709.08Microscopio B 1 62152.93FlexoCam básicoCámara CCD en color 88032.93Monitor de TV

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