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Laboratorio 12 Termodinámica (solución)

Laboratorio 12 Termodinámica (solución). Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile. Objetivos:. Aplicar los conceptos de termodinámica. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08. Guía. 1. Calor especifico del aluminio. Ayuda:

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  1. Laboratorio 12Termodinámica(solución) Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Aplicar los conceptos de termodinámica. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  2. Guía 1. Calor especifico del aluminio • Ayuda: • determine el calor del agua y aluminio antes de la mezcla y de la mezcla misma (analítico) • despeje en función del calor específico del aluminio (analítico) • estime la temperatura del agua antes de la mezcla (calculo) • estime la temperatura del agua después de la mezcla (calculo) • determine los parámetros que le faltan (analítico) • calcule el calor especifico (calculo) • que energía entrego el agua al aluminio (calculo)? • como habrá afectado el resultado del experimento que durante el proceso se evaporara agua? (comentario) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  3. Repaso Ejemplo mezcla: Caso calculo temperatura final Caso calculo capacidad especifica www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  4. Guía La temperatura baja inicialmente como y=Ax+B A=-0.013 C°/s, B=92.8°C Tiempo de introducción: t=326 s valor de la curva en dicho tiempo: 88.56°C La temperatura continua bajando como y=Ax+B A=-0.0078 C°/s, B=88.9°C Tiempo de introducción: t=326 s valor de la curva en dicho tiempo: 86.36°C La temperatura ambiental es de 20.3°C La ecuación con que se trabaja es: La masa del agua se obtiene restando de la masa final (517.5g) la del calorímetro (333.8g) = 183.7 g La masa del aluminio es de 26.8 g y el calor especifico del agua 1 cal/g. El calor especifico es 0.2288 cal/g o 0.958 J/g. El agua entrego = 405 cal=1696 J La evaporación lleva a un enfriamiento adicional que simula que el aluminio requiere de mas energía para subir la temperatura que subió, o sea la capacidad calórica resulta mayor a lo que realmente es. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  5. Guía 2. Calor latente del hielo • Ayuda: • 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 (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) • calcule el calor latente (calculo) • repita los cálculos con los datos de la demostración www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  6. Repaso Ejemplo cambio de fase: Caso calculo temperatura final Caso calculo de calor latente www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  7. Guía Peso del Dewar vacio: 220 g Peso del Dewar con agua: 400 g Peso del agua: 180 g Peso del Dewar con hielo: 450 g Peso hielo: 50 g Temperatura agua: 85°C Temperatura hielo: 0°C Temperatura final: 54.5°C = 79 cal/g www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  8. Guía 3. Traspaso de energía y dilatación térmica • Ayuda: • determine la ecuación de traspaso de calor para el caso que el vaso Dewar solo pierde por las superficies del agua (analítico) • iguale el flujo de calor a la perdida de calor de la mezcla (analítico) • calcule los coeficientes de traspaso de calor del calorímetro para los cuatro casos usando las curvas 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 • considere “despreciable” el efecto de la rejilla y de la termocupla (medidor) para la realización del calculo www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  9. Repaso Ejemplo traspaso de calor: Solo agua 9.090 cal/m2 s 38.06 J/m2 s 3.5 cm 0.003848 m2 Agua con aluminio 5.824 cal/m2 s 24.39 J/m2 s www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

  10. Guía www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-12-Version 11.08

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