uach bachillerato lab 12 termodinamica

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Laboratorio 12 Termodinámica Termodinámica Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Aplicar los conceptos de termodinámica. www.gphysics.net – UACHBachilleratoLab12Version 11.08

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UACH Lectures, Spring 2008

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Page 1: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Laboratorio 12TermodinámicaTermodinámica

Dr. Willy H. GerberInstituto de FisicaUniversidad Austral

Valdivia, Chile

Objetivos: Aplicar los conceptos de termodinámica.

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Repaso

Repaso & Complemento(aspectos de turbulencia son complementarios)

Conceptos y Ecuaciones que debemos dominarpara poder aprovechar el laboratorio

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Asista a clase teórica para comprender el significado de los conceptos y ecuaciones!!!!

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Repaso

Contenido calórico:

En líquidos y gases            en sólidos

Calor o Energía [cal, J]M [k ]

q y g

Masa [kg]Calor especifico [cal/g K°, J/kg K°]Temperatura [K°]

Calor para el cambio de fase

Calor o Energía [cal, J]Calor latente [cal/g,J/kg]Masa [kg]

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Masa [kg]

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Repaso

Calor especifico de mezclas:

Calor especifico mezcla [cal/g K°, J/kg K°]Calor especifico material i [cal/g K°, J/kg K°]

Dilatación térmica:

Masa material I [kg]

Dilatación [m]Dilatación [m]Coeficiente de dilatación térmica [1/C°]Largo del objeto [m]Variación térmica [K°, C°]

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Repaso

Transmisión de calor:

Calor o Energía [cal, J]Coeficiente de transmisión [cal/m2sC°,J/m2sC°]S ió [ 2]Sección [m2]Largo del conductor [m]Temperatura [K°, C°]Tiempo [s]

Traspaso de calorp [ ]

Calor o Energía [cal, J]Coeficiente de traspaso [cal/g,J/kg]Sección [m2]Temperatura [K° C°]

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Temperatura [K , C ]Tiempo [s]

Page 6: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Misión

Misión

Estudiar como las cuerposvarían su energía interna y el calorvarían su energía interna y el calorque se asocia a un cambio de fase.

¿Cómo se mide el calor especifico de un cuerpo?¿Cómo se mide el calor especifico de un cuerpo?‐ ¿Cómo se mide el calor latente del agua?

‐ ¿Cómo afecta la perdida de calor del calorímetro la medición?‐ ¿Cómo afectan elementos extraños la medición del traspaso de calor?

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Page 7: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Guía

1. Calor especifico del aluminio

Ayuda:

‐ determine el calor que el agua entregara al aluminio‐ determine el calor que el agua entregara al aluminio(analítico)

‐ determine el calor que el aluminio recibirá del agua(analítico)

‐ iguale las dos expresiones anteriores y despeje en función del calor específico del aluminio (analítico)

‐ estime la temperatura del agua antes de la mezcla(calculo)(calculo)

‐ estime la temperatura del agua después de la mezcla (calculo)

‐ determine los parámetros que le faltan( lí i )(analítico)

‐ calcule el calor especifico (calculo)‐ que energía entrego el agua al aluminio (calculo)?‐ como habrá afectado el resultado del experimento 

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pque durante el proceso se evaporara agua? (comentario)

Page 8: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Guía

2. Calor latente del hielo

Ayuda:

d t i l l l t l hi l‐ determine el calor que el agua entregara al hielo(analítico)

‐ determine el calor que el hielo recibirá del agua incluyendo el calor para derretirlo (analítico)

‐ iguale las dos expresiones anteriores y despeje en función del calor latente (analítico)

‐ prepare el vaso Dewar pesándolo (medición) introduzca el agua caliente y vuélvalo a pesar‐ introduzca el agua caliente y vuélvalo a pesar (medición) 

‐mida la temperatura del agua antes de la mezcla(medición)

‐ estime la temperatura del agua después de la mezcla (medición)

‐ pese el vaso Dewar una vez terminado el experimento(medición)

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(medición)‐ calcule el calor latente (calculo)‐ repita los cálculos con los datos de la demostración

Page 9: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Guía

3. Traspaso de energía y dilatación térmica

Ayuda:

‐ determine la ecuación de traspaso de calor para eldetermine la ecuación de traspaso de calor para elcaso que el vaso Dewar solo pierde por las superficies del agua (analítico)

‐ iguale el flujo de calor a la perdida de calor de la l ( líti )mezcla (analítico)

‐ calcule los coeficientes de traspaso de calor del calorímetro para los cuatro casos usando lascurvas de las mediciones demostración:+ agua caliente antes de introducir el aluminio+ agua caliente con elementos de aluminio+ agua caliente antes de introducir el hielo+ agua caliente tras derretirse el hielo+ agua caliente tras derretirse el hieloconsidere “despreciable” el efecto de la rejilla y de la termocupla (medidor) para la realizacióndel calculo

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Page 10: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Configuración

Configuración

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Viscosidad del medio

Experimento con mezclas

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Page 12: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Experimento de mezclas

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Page 13: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Experimento de mezclas

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Experimento de mezclas

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Experimento de mezclas

A=‐0.013 C°/s, B=92.8 C° y=Ax+B/ , y

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Experimento de mezclas

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Experimento de mezclas

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Experimento de mezclas

m =26.8 g

Peso de las masas

Peso del calorímetro sin agua

Mc=333.8 g

Peso del calorímetro con agua

Mc=517.5 g

C l ifi d lCalor especifico del agua

ch= 1 cal/g = 4.1868 J/g

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Page 19: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Experimento de mezclas

A=‐0.013 C°/s, B=92.8 C° y=Ax+B/ , y

A=‐0.0078 C°/s, B=88.9 C° y=Ax+B

t=326 st 326 s

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Page 20: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Conducción térmica

Conducción térmica

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Conducción térmica

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CASSY Lab

CASSY Lab

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Page 23: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

Ejecutar  Programa

Ejecutar CASSY Lab. De estar enchufada la unidad de medición esta es reconocida por el sistema:

Representación del sistema CASSY

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Page 24: UACH Bachillerato Lab 12 Termodinamica

CASSY Lab

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