EQUIVALENTE ELECTRICO

CÁLCULOS

PARAMETROS O CONSTANTES

Medida directa

Temperatura ambiente: To = 21 °C

Masa Del calorímetro: mc =102,5 g

Asumidos

Calor especifico del agua: cA = 1 cal/g°C

Constante de gravedad: g = 9.775 m/s2

CALCULO DE CC POR EL METODO DE LAS MEZCLAS

Medida directa

Masa del calorímetro lleno de agua: m1 = 231,2 g Temperatura del agua fría en el calorímetro: T1 = 19,7 °C Temperatura del agua caliente (hirviendo): T2 = 75,5 °C Masa del calorímetro, agua fría, agua hirviendo: M2 = 339,7 g Temperatura de equilibrio de la mezcla: Teq = 42,8 °C

PROCESO DE CALENTAMIENTO

Medida directa

Resistencia antes de calentar: R1 = 1,8Ω Masa del calorímetro y agua: MA = 325,1 g Voltaje que entrega la fuente: V = 11.9 Vol Temperatura máxima alcanzada: TMAX = 323 K Tiempo de calentamiento: to = 50 min Resistencia al terminar calentamiento R2 = 3Ω

N T min T °C1 1 19,32 4 21,63 8 23,94 12 26,35 16 28,66 20 31,17 24 338 28 35,29 32 37,510 36 39,111 40 41,212 44 43,113 48 44,814 52 46,515 56 4816 60 50

- Determinando el coeficiente de correlación Cc

C c=m2CA (T 2−T eq)

(T eq−T 1)−(m1∗C A)

C c=339,7∗1∗(75,5−42,8)

(42,8−19,7)−(231,2∗1)

C c=249,67calºC

- Grafica del proceso de calentamiento T vs. t

Realizando la regresión lineal de la forma y=a+bx o T=Ti+b t

∑ t i2 = 19840

∑ t i = 480

∑T i2= 21678,56

∑T i = 569,2

∑T it i = 19858,8

T = ∑ ti2∑ Ti−∑ Zi∑ ti Zi

n∑ t i2−¿¿¿ + n∑ tiTi−∑ ti∑Ti

n∑ t i2−¿¿¿*t

r = n∑ Titi−∑ ti∑Ti√¿¿¿

; coeficiente de correlación

T = -39,26 + 1,947 t

r = 0.998 ≈1

b = 1.947

Ahora graficando la curva como Ln(T)=Ln(Tmax) – K t resulta:

b’ = K = - 0,605

Con estos datos obtenemos la temperatura final corregida:

T f=Ta+b t0 e−k t0

T f=21+ (1,947 )∗(3000)e—(0.605)(3000)

T f=32,09∗106ºC

Utilizando los datos obtenidos calculamos el equivalente mecánico.

J=V 2 t0

R (C c+mAC A ) (T f−T i)

J=(11.9)2∗3000

3 (249,67+325.1∗1 )(50−19,3)

J = 8.025 [Joule /cal]

CONCLUSIONES

Se pudo notar que el calorímetro proporcionado era un buen calorímetro y la mayor parte del calor se fue a través de la radiación aunque se forro con papel de aluminio.

La temperatura se elevaba de manera lenta no alcanzaba la hoja de datos para anotar todas las temperaturas con sus tiempos respectivos y se opto por anotar a grandes intervalos de tiempo.

Se considera ideal el enfriamiento ya que solo bajó 2ºC en 5 min

CUESTIONARIO

Si en la ecuación de enfriamiento T f=Ta+b t0 ek t0 Hacemos K=1/τ la ecuación queda como

T f=Ta+b t0 e1τt0donde tau se conoce como ctte de tiempo ¿Qué interpretación le daría usted a esta

constante?

Esta relación es muy parecida entre el periodo y la frecuencia donde k seria el periodo y tau la frecuencia es entonces que se puede decir que tau es una relación del tiempo de calentamiento para un proceso de un T inicial a un T final.

Si se emplearía un foco en vez de una resistencia, se recomienda mezclar el agua con tinta negra y emplear un recipiente de color blanco ¿a qué se debe ello?.

Se debe a que si se empleara una pequeña gota de tinta en el agua entonces esto impediría que el calor suministrado dentro del calorímetro no se pierda por radiación lo cual hace que este experimento sea más efectivo y también se sugiere de que el revestimiento externo sea blanco para que atraiga este calor del exterior.

El método empleado en este experimento podría servir para encontrar el rendimiento de un foco (relación de energía eléctrica convertida en luz y no en calor)¿Qué cálculos podría realizar? porque cree que la ley de temperatura de newton tiene validez para diferencias de temperaturas pequeñas?

Como calculamos la energía y el calor que en capaz de dar el foco es posible calcular su rendimiento, donde la energía debe ser igual al calor suministrado en un proceso cien por cierto ideal. La ley de enfriamiento de newton es tomado en cuenta para pequeñas variación porque para las grandes variaciones pueden intervenir muchos más factores que esta ecuación no la toma en cuenta.

La ley de enfriamiento se emplea en la ciencia forense para determinar la hora de la muerte de un cadáver que todavía está en proceso de enfriamiento, explique ¿Qué mediciones debe tomar para ello?

Se debe tomar la temperatura al cual está en el momento del cálculo y como temperatura inicial la temperatura normal del cuerpo humano, el tiempo inicial seria cero y la constante k depende de las características del entorno para propagar calor.

Explique ¿en función de que variables se determina el voltaje de alimentación para la resistencia

Se pude ver desde la ley de ohmio que el voltaje es directamente proporcional a su tensión aplicada y la resistencia que ofrece, es entonces también que cada aparato eléctrico tiene un cierto rango de resistencia la cual no debe ser sobrepasada para evitar problemas con el equipo.

La calidad de regulación de la fuente de alimentación se evalúa de acuerdo a su capacidad de mantener la diferencia de potencial entre sus terminales en [V] constante ante variaciones de la carga, comente estas características usadas en el laboratorio.

La fuente usada en el laboratorio no fue el de las mejores al no ser capaz de mantener el voltaje continuo sino que este fue variando pero a pesar de todo esto este instrumento mantuvo un voltaje continuo ante las variaciones de alimentación de voltaje.

Explique en qué medida influye la magnitud de calor especifico y masa de la resistencia eléctrica a emplearse en el experimento?

El calor especifico influye en medida del aumento de temperatura ya que esta es un parámetro el cual relaciona la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un cierto cumulo de masa m de sustancia en este caso agua.

Calcule en que tiempo la temperatura del calorímetro se aproxima a la del ambiente suponiendo que esta última se mantiene constante ¿está el calorímetro bien aislado térmicamente?

La temperatura de este tardaría un tiempo muy alto en llegar a la temperatura ambiente ya que el calorímetro retiene el calor de adentro ahora si bien este no estaría totalmente aislado porque estaría dejando escapar calor y mas por el orificio que tienes en la parte superior.

Sera el tiempo de respuesta de un termómetro de mercurio adecuado para realizar este experimento, si no se dispondría de instrumentos rápidos ¿convendría aplicar bajo voltaje a la resistencia para hacer más lento el proceso?

Como en este experimento se aplico un voltaje menor es entonces que el termómetro solo pudo retrasarse un poco en la toma de temperatura ya que fue lento el proceso de calentamiento y más aun el de enfriamiento.

¿Por qué se debe calcular la capacidad calorífica del calorímetro con todos sus accesorios sería recomendable quitar la resistencia del calorímetro en t0 final del proceso de calentamiento para evitar que esta siga calentando el agua?

Esto nos serviría para ver la capacidad que tienes este de retener el calor dentro del calorímetro, si se supuso que este llega a una temperatura máxima alcanzada con la resistencia dentro es entonces que todos el sistema en entonces que no sería muy recomendable quitar la resistencia si lo haríamos aceleraríamos el enfriamiento lo cual variarían los datos tomados.