informe de calor

Calor

“Calor”

LABORATORIO DE FISCA II

Moisés David Mejía 21141123

José Domínguez 20941179

Lenin Santos 21311035

Instructor: Clarisa Corea

San pedro sula 4 de marzo 2013

Parte A. conducción de calor

I. Resumen Introductorio

1. Objetivos de la experiencia

Calor

Estudiar la conducción del calor a través de los metales, tomando en cuenta el material y las dimensiones de las varillas.

2. Precauciones experimentales

Tener cuidado en el manejo de los instrumentos debido a las altas temperaturas que se manejan en este experimento.

Calibrar el programa utilizado para que tome las medidas correctamente.

3. breve resumen del trabajo realizado.

En esta práctica analizamos las propiedades de conducción de los materiales, tomando en cuenta diferentes temperaturas, utilizamos el sensor PHYWE para ayudarnos en nuestros cálculos de las temperaturas y que estas fueran precisas.

II. Datos

1)

Material Masa (g)

Longitud (cm)

Diámetro (cm)

S1(cm)

S2(cm)

Masa copa con agua

T Cinicial

Varilla de aluminio

17.30 19.7 0.49 8.3 6.99 25.47 26

Varilla de cobre

43.44 19.7 0.49 7 6.74 26.28 28

Temperaturas barra de cobre Temperaturas barra de aluminio

Time Temperature T1t/s T1/°C

0 28.6450 28.48

100 28.64150 28.64200 28.79250 28.94300 29.54350 29.54400 29.85450 29.85500 30.15550 30.15600 30.45

Time Temperature T1t/s T1/°C

50 10.1100 10.25150 10.25200 10.4250 10.55300 10.55350 10.86400 11.01450 11.01500 11.16550 11.16600 11.46650 11.46

Calor

III cálculos.

1) cálculos varilla de aluminio

Hk

=A (TC−T f )

L

(H/K)= A (Tc-Tf)/L

(H/K) 1= (0.000019) (100-28.48)/0.197= 0.006897 m*K

(H/K) 2= (0.000019) (100-28.64)/0.197= 0.006882 m*K

(H/K) 3= (0.000019) (100-28.64)/0.197= 0.006882 m*K

Σ QΔt

= Σmc ΔTΔt

Σ QΔt

1= (0.318)(6010)(-0.16)/50= -6.1157

Σ QΔt

2= (0.318)(6010)(0.16)/50=6.1157

Σ QΔt

3= (0.318)(6010)(0)/50= 0

(H/K) 4= (0.000019) (100-28.79)/0.197=

0.006868

(H/K) 5= (0.000019) (100-28.94)/0.197= 0.006853

(H/K) 6= (0.000019) (100-29.54)/0.197= 0.006795

(H/K) 7= (0.000019) (100-29.54)/0.197=

0.006795

(H/K) 8= (0.000019) (100-29.85)/0.197=

Calor

0.006765

(H/K) 9= (0.000019) (100-29.85)/0.197=

0.006765

Σ QΔt

4= (0.318)(6010)(0.15)/50= 5.7335

Σ QΔt

5= (0.318)(6010)(0.15)/50=5.7335

Σ QΔt

6= (0.318)(6010)(0.6)/50= 22.9341

Σ QΔt

7= (0.318)(6010)(0)/50= 0

Σ QΔt

8= (0.318)(6010)(0.31)/50=11.8493

Σ QΔt

9= (0.318)(6010)(0)/50= 0

(H/K) 10= (0.000019) (100-30.15)/0.197= 0.006736

(H/K) 11= (0.000019) (100-30.15)/0.197= 0.006736

(H/K) 12= (0.000019) (100-30.45)/0.197= 0.006770

Σ QΔt

10= (0.318) (6010) (0.3)/50= 11.4670

Σ QΔt

11= (0.318) (6010) (0)/50=0

Σ QΔt

12= (0.318) (6010) (0.3)/50= 11.4670

2) Calculos varilla de cobre

Hk

=A (TC−T f )

L

(H/K)= A (Tc-Tf)/L

(H/K) 1= (0.00002) (100-10.25)/0.174= 0.01031

(H/K) 2= (0.00002) (100-10.25)/0.174=

0.01031

(H/K) 3= (0.00002) (100-10.4)/0.174=

Σ QΔt

= Σmc ΔTΔt

Σ QΔt

1= (0.08109)(5490)(0.15)/50= 0.9465

Σ QΔt

2= (0.318)(6010)(0)/50=0

Σ QΔt

3= (0.318)(6010)(0.15)/50= 0.94655

(H/K) 4= (0.00002) (100-10.55)/0.174=

0.01029

(H/K) 5= (0.00002) (100-10.55)/0.174= 0.01028

H/K Q/t0.01031609 0.946551720.01031609 00.01029885 0.946551720.01028161 0.946551720.01028161 00.01024598 1.95620690.01022874 0.946551720.01022874 00.01021149 0.946551720.01021149 00.01017701 1.893103450.01017701 0

Calor

(H/K) 6= (0.00002) (100-10.86)/0.174= 0.01028

Σ QΔt

4= (0.08109)(5490)(0.15)/50= 0.9465

Σ QΔt

5= (0.318)(6010)(0)/50=0

Σ QΔt

6= (0.318)(6010)(0.31)/50= 1.9562

(H/K) 7= (0.00002) (100-11.01)/0.174=

0.01024

(H/K) 8= (0.00002) (100-11.01)/0.174= 0.01022

(H/K) 9= (0.00002) (100-11.16)/0.174= 0.01022

Σ QΔt

7= (0.08109)(5490)(0.15)/50= 0.9465

Σ QΔt

8= (0.318)(6010)(0)/50=0

Σ QΔt

9= (0.318)(6010)(0.15)/50= 0.9465

(H/K) 10= (0.00002) (100-11.16)/0.174= 0.01021

(H/K) 11= (0.00002) (100-11.46)/0.174= 0.01021

(H/K) 12= (0.00002) (100-11.46)/0.174=0.01017

Σ QΔt

10= (0.08109)(5490)(0)/50= 0

Σ QΔt

11= (0.318)(6010)(0.3)/50=1.8931

Σ QΔt

12= (0.318)(6010)(0)/50= 0

Tabla varilla de cobre Tabla varilla de aluminio

IV resultados

Calor

1. Muestre la variación de la temperatura en relación con el tiempo. Grafícalas conjuntamente del siguiente modo:

Varilla de Aluminio

Varilla de cobre

Calor

2) grafica

Conductividad varilla de aluminio

Calor

De la ecuación de la recta obtenemos que la pendiente m= -44922 watts

Introduciendo este valor en la ecuación: Hk

=A (TC−T f )

L

Sabemos que para el primer punto H/K=0.006897si despeamos para K tenemos que K=-44922/0.006897= 6.51x106 J/Kg*k

2) grafica de variación de flujo calorífico a través del tiempo para el aluminio

Conductividad varilla de cobre

Calor

De la ecuación de la gráfica obtenemos el valor de m=-1659.5

Si introducimos ese dato en la ecuación obtenemos que K= -1659.5/0.01031

K=-160960 J/Kg*K

2) grafica de variación de flujo calorífico a través del tiempo

Calor

V. CUESTIONARIO

1) ¿Qué metal conduce mejor el calor? En base a las gráficas, explique la influencia de las dimensiones de la varilla en la cantidad de calor que conduce.

R=/ El cobre tiene un mayor coeficiente de conductividad, por lo tanto el cobre conduce con mayor facilidad el calor. La influencia de las longitudes de las varillas es muy importante ya que hay un retardo en la transferencia del calor, esto según la conductividad del mismo.

2) ¿Por qué aumenta muy poco la temperatura en los dos primeros minutos?

La razón de esto es el problema de la longitud y el coeficiente de conductividad de los metales. Hay un retardo debido a que primero se debe estabilizar las temperaturas entre el área caliente y la varilla, solo después de esto comienza a ganar mayor calor el área fría.

3) Obtenga las conductividades reales de cobre y aluminio. Al realizar el experimento no hemos tenido en cuenta algo importante en el flujo calorífico, de ahí que los valores medidos no se acerquen a los reales. ¿Qué faltó tener en cuenta?

Cobre: 385 W/m * K Aluminio: 205 W/m * K

El problema es la corriente de convección que le roba calor a la varilla a medida que lo transmite

4) ¿Qué puede llegar a ocurrir en el agua en el ‘beaker’ que debería llevarnos a finalizar nuestra medición, pues ya los datos comenzarían a presentar valores erróneos?

La evaporización del agua puede ser un factor crucial para la toma correcta de mediciones. La medida alternativa que se puede tomar es ir compensando la perdida por evaporación.

Calor

5. Para varillas iguales, ¿Cuál enfriaría más rápidamente el agua caliente del beaker? ¿Por qué?

Se enfriaría más rápidamente la que tiene la varilla de cobre, ya que la conducción es mayor, el calor se transmitiría más rápidamente del área caliente hacia la helada.

t (min) T °C1 892 883 874 865 866 857 848 839 8310 81

Tiempo s Temperatura °C1 902 833 784 735 69

Calor

Parte B. Aislamiento térmico

Resumen introductorio


Comparar el proceso de enfriamiento del agua en un recipiente normal con el mismo proceso en un calorímetro aislado.


Utilizar guantes para manejar los beakers a altas temperaturas Presionar el tapón del calorímetro construido para evitar pérdidas de calor.

3. Breve resumen del trabajo realizado

El objetivo de esta práctica era comparar los cambios de calor utilizando un recipiente abierto y un calorímetro improvisado, construir el calorímetro con dos beakers de diferentes capacidades, utilizar fieltro entre ambos para evitar la pérdida de calor, y taparlo con un tapón especia que solo permitiera la entrada del termómetro, luego hicimos el mismo procedimiento para ambos casos y vimos que los resultados diferían bastante, en cuanto a la perdida de calor.

4. Datos

Beaker con tapadera beaker sin tapadera

5. Resultados

Calor

Beaker con tapadera

Beaker sin tapadera

CUESTIONARIO

Calor

En el calorímetro, ¿qué proceso de transferencia de calor interviene fundamentalmente para que el agua baje la temperatura? R/ Interviene la transferencia por conducción.

¿En qué recipiente baja la temperatura más lentamente? ¿Por qué? R/ En el proceso del calorímetro debido a que este aísla el agua del contacto con el aire, y esto hace que se enfrié más lentamente.

Dé ejemplos en los que se aplique el aislamiento térmico.R/ En las casas, en los automóviles, etc.

Investigue tres materiales que sirvan de aislamiento térmico. R/ espuma de polietileno, algodón, lino, etc.

¿Cómo debería haberse revestido el calorímetro para disminuir transferencia de calor por radiación? Explique. R/ De plomo, por su elevada densidad el plomo es un buen aislante de radiaciones.

Investigue para explicar por qué los ‘iglues’ de los esquimales son de paredes de hielo. R/ Porque el hielo tiene una densidad bastante alta y eso convierte en un buen aislante, además el hielo produce calor y mientras más congelado este más calor produce; tanto que puede llegar a quemar.

copa negra copa bri l lante

1 31 262 34 263 36 26.54 38.5 285 42 296 44 297 44 298 44 309 48 3610 49 38

tiempo mintemperatra °C

Calor

Parte C Absorción de radiación térmicaI. Resumen Introductorio


Estudiar la absorción de calor de una superficie negra y otra brillante.


Con mucha precaución encendimos el mechero que generaría la radiación térmica. Ubicamos el mechero a 5cm de las dos copitas para poder tomar las medidas más

precisas.

3. Breve resumen del trabajo realizado

Medimos la distancia entre el mechero y las dos copitas, encendimos el mechero y empezamos a tomar las medidas cada minuto para ver como cambiaba la temperatura. Notamos que la copita de color negro absorbía más calor que la brillante.

II. Reporte de Datos

Calor

IV. Resultados

1)

2) el cuerpo que absorbe más radiación térmica es la copita negra.

Calor

VI. CUESTIONARIO

1) ¿Por qué no se coloca la llama abajo de las copas, sino al lado?

Porque la convección lleva hacia arriba el aire caliente y otros gases que se vuelven menos densos. De esta manera no se le permite a la convección entrar en contacto con las copas.

2) ¿Qué tipo de radiación (ultravioleta, gamma, microondas...) reciben las copas?

Son rayos Ultravioleta

3) En base a las gráficas, ¿qué relación hay entre las emisividades de las copas?

Ambas crecen en su rango de manera exponencial. La que sube con mayor rapidez indica que el proceso de calentamiento se vuelve cada vez más constante a través del tiempo.

informe de calor

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