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RECEPCIÓN DEL CALOR Y RAPIDEZ DELCALENTAMIENTO DEL AGUA
EXPERIENCIA N° 06 B
I. OBJETIVOS:
1. Experimentar la sensación caliente/frío.2. Est!iar la relación entre las temperatras !e n cerpo
smer"i!o en a"a fría # a"a caliente.3. In$esti"ar la relación temperatra en fnción !el tiempo #
so%re la ener"ía !e calentamiento !el a"a.
II. EQUIPOS Y MATERIALES:
o & E'ipo !e calentamiento.o & (oporte ni$ersal.o & Ne) !o%le.o & *ente !e alimentación+ &,-.o & -aso !e precipita!os+ &00ml.o & -aso !e precipita!os+ 00ml.o & -aso !e precipita!os+ ,0ml.o
& Pro%eta "ra!a!a+ &00ml.o & atra) !e Erlenme#er+ ,0ml.o Ca%le+ 0cm+ &0A+ a)l.o & Clamp.o , -arilla soporte met1lica.o & Cronómetro.o & Bo%ina calefactor con cas'illos.o & A"ita!or.o , 2ermómetros 34&0°C+ 5&&0°C.o & atra) !e Erlenme#er+ &00ml.o & Calorímetro.o A"a pota%le.
o
o
o
III. FUNDAMENTO TEÓRICO:o
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o 7a percepción por caliente o frío por la piel !el cerpo8mano+ es na sensación %ioló"ica+ 'e tiene 'e $er conla "anancia o p9r!i!a !e :;o !e ener"ía calorí<ca.
o
o 7a canti!a! !e calor !isipa!o o a%sor%i!o por cerpos !ena misma sstancia es !irectamente proporcional a la$ariación !e la temperatra.
o
o
Q cm T = ∆
o
IV. EXPERIMENTOS:o
o EXPERIMENTO 1 (PERCEPCIÓN DEL CALOR:
o
o =N2A>E &?o
&. onte el e'ipo se"@n las in!icaciones !e t profesor.,. -ierta 00ml !e a"a pota%le en el $aso !e precipita!os
!e 00ml cali9ntala 8asta 0°C.. En el $aso !e precipita!os !e ,0ml $ierta &00ml !e
a"a !el "rifo # a1!ele &00ml !e a"a caliente.. 7lene el $aso !e precipita!os !e &00ml completamente
con a"a fría.o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
CUIDADO
Para mane;ar el $aso !e precipita!oscaliente co;a por s %or!e sperior
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o PR=CEIIEN2= &?o
&. Intro!)ca n !e!o !e la mano en ca!a $aso !eprecipita!os # certi<'e intiti$amente la temperatra!el a"a. Anote ss o%ser$acioneso
o -aso !e precipita!os !e &00ml &°C.o -aso !e precipita!os !e ,0ml ,0°C.o -aso !e precipita!os !e 00ml °C.o
,. Intro!)ca n !e!o !e la mano !erec8a en el a"a m1s
caliente # n !e!o !e la mano i)'ier!a en el a"a fríaDmant9n"alos a8í !rante me!io minto+ mo$i9n!olosli"eramente. 7e"o+ colo'e r1pi!amente am%os !e!osen el $aso !e precipita!os !e ,0ml. Anote sso%ser$aciones.o
o 7a sensación en ca!a !e!o es !iferente+ el !e!o'e esta%a en el a"a a 0°C # el 'e esta%a en ela"a fría+ na $e) !entro !el a"a ti%ia+ am%os !e!os
;nto al a"a ti%ia $ariar1n s temperatra 8astaalcan)ar el e'ili%rio t9rmico 3!"# $"%& '" !)"%*&'+,-*+$.
o
o EXPERIMENTO 2 (SON PERMANENTES LASDIFERENCIAS DE TEMPERATURAS/:
o
o =N2A>E ,?o
&. onte el e'ipo se"@n in!icaciones !el profesor.,. -ierta &00ml !e a"a !el "rifo en el matra) !e
Erlenme#er # colo'e este $aso !e precipita!os !e00ml $acío+
. Colo'e los !os termómetros en la $arilla soporte. El !e$1sta"o m1s lar"o se smer"e en el matra)D el otro
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!entro !el $aso !e precipita!os+ sin 'e to'e el fon!oni las pare!es !el matra).o
o
o
o
o
o
o PR=CEIIEN2= ,?o
&. Caliente &60ml !e a"a 0°C en el $aso !e precipita!os!e ,0ml.
,. -ierta el a"a caliente en el $aso !e precipita!os !e00ml.
. Compre%e 'e los $1sta"os !e los termómetros est9nsmer"i!os # pon"an en marc8a el cronómetro.
. Fa"a la lectra !e los !os termómetros a inter$alos !e0s # re"ístrelos en la Tabla 1, 8asta t G min.
. esp9s !e &0min 8a"a na @ltima lectra !e lastemperatras.
o
o TABLA 1o
o ) (*+,o
T 1 (0C o
T 2 (0C
o 0. o o Ho &.0 o o 6,o &. o H o o ,.0 o . o 6o ,. o . o o .0 o 0 o o . o 0 o ,o .0 o 0 o &o . o 0 o 0.o .0 o 0 o 0o &0 o o 6
o
o
o
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o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o EXPERIMENTO 3 (RAPIDEZ DE CALENTAMIENTODEL AGUA:o
o
*JNAEN2= 2EKRIC=?o
o 7a ener"ía t9rmica 'e "ana o pier!e n cerpo !emasa m es !irectamente proporcional a s $ariación !etemperatra. Esto es?
o
Q cm T = ∆ ( )o
Q mc T T = −
o o
o on!e+ $ G calor especí<co+ T 0 G temperatra inicial!e referencia+o T temperatra <nalo
o El :;o calorí<co H+ $iene a ser la ener"ía t9rmica porni!a! !e tiempo a%sor%i!o por el cerpo. (i el :;o esconstante?o
o
dQ H ctedt
= =
o
o
o =%teni9n!ose así?
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o
H dT dt
mc=
o
dQ dT mc H dt dt
= =
o
o
o
o Inte"ran!o e iteran!o se o%tieneo
o
o
H T t T
mc= +
0
t T
T o
H dT dt
mc
= ∫ ∫
o
o
o
o Esta ecación relaciona la temperatra con el tiempo.
Es na fnción lineal+ !on!e H
mc representa la pen!iente
# T 0 la temperatra inicial.o
o =N2A>E ?o
&. onte el e'ipo se"@n las in!icaciones !el profesor.,. Colo'e como tapa el calorímetro el !epósito con los
%ornes !el <lamento 3%o%ina calefactor con cas'illos.. Con la fente apa"a!a conecte+ los %ornes !el
<lamento.
. Colo'e el termómetro # el a"ita!or en los ori<cios !ela tapa.
o
o
o
o
o
IMPORTANTE
N& &!+'" 4" ! 54",)" '" !+*",)$+6,)+"," 4" "7)% 89'.
P"!+9%&;
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o
o
o PR=CEIIIEN2= ?&. 7lene !e a"a el matra) !e Erlenme#er 3!epósito.,. En la pro%eta $ierta &0ml !e a"a+ para ma#or
precisión se la pipeta+ # $i9rtalos le"o en elcalorímetro.
. (in encen!er la fente+ conecte el <lamento con losca%les a la fente !e tensión alterna !e &,-L.
. 2ome la temperatra inicial !el a"a+ anótela en la ta%la& en el instante t G 0.
. A8ora+ ci!an!o !e 'e el <lamento este smer"i!o enel a"a+ encien!a la fente !e alimentación #simlt1neamente pon"a en marc8a el cronómetro.
6. 2ome la temperatra !el a"a a &+ ,+ # mintos !elinstante inicial. Anote los $alores en la ta%la ,. A"iteci!a!osamente el a"a antes !e ca!a lectra.
H. Apa"e la fente !e alimentación+ enfríe el calorímetroen;a"1n!olo # s9'elo ci!a!osamente.
. Repita el experimento con ,00ml # ,0ml !e a"a.o
o
o o
o TABLA 2o
o V&!4*"
, '" 94
o 1<=
(*!
o 2==
(*!
o 2<=
(*!o )(*+, o T(0C o T(0C o T(0C
o 0 o ,, o ,, o ,,o & o ,. o ,. o ,.o , o ,H. o ,H o ,o o & o , o ,H
PRECAUCIÓNAntes !e encen!er la fente !e alimentación !e$olta e el <lamento !e%e estar en el a a.
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o o o 0. o ,o
o
V. AUTO EVALUACIÓN:
o
o EXPERIMENTO 1o
1. E>8!+4" 4? ",)+",'" 8&% $!+",)" # 5%@&.o
o C!+",)": can!o las mol9clas est1n enconstante mo$imiento 3altera!as este esta!o !eexcitación !e las mol9clas ocasiona 'e la ener"íainterna amente tra#en!o como consecencia 'e el
cerpo ele$e s temperatra.o
o F%@&: !e manera contraria al concepto !e caliente+a'í las mol9clas se encentran en poca interacciónentre ellas lo 'e ocasiona 'e s ener"ía interna!ismin#a casan!o así n !escenso en la temperatra!el cerpo.o
2. E>8!+4" '")!!'*",)" "! 5",6*",& 4" 74$"'"
", "! 87& 2.o
o Para enten!er el concepto !e temperatra+ es @til!e<nir !os frases 'e se san con frecencia? contactot9rmico # e'ili%rio t9rmico. Para captar el si"ni<ca!o!e contacto t9rmico+ ima"ine 'e !os cerpos secolocan en n recipiente aisla!o !e mo!o 'einteraccionan entre ellos+ pero no con el me!ioam%iente. (i los cerpos est1n a !iferentes temperatra
entre ellos se intercam%ia ener"ía+ inclso si no est1ninicialmente en contacto físico no con el otro. Para los<nes !e este an1lisis+ sponemos 'e los !os cerposest1n $&,)$)& )?%*+$& no con el otro si se pe!eintercam%iar ener"ía me!iante los procesos !era!iación electroma"n9tica # calor+ !e%i!o a na!iferencia !e temperatra.
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o El "4+!+%+& )?%*+$& es na sitación en la 'e!os o%;etos no intercam%ian ener"ía por calor o porra!iación electroma"n9tica si se ponen en contactot9rmico.o
Consi!eremos !os o%;etos A # B+ 'e no est9n encontacto t9rmico+ # n tercer o%;eto C+ 'e es nestrotermómetro? eseamos !eterminar si A # B est1n ene'ili%rio t9rmico entre sí. El termómetro se colocaprimero en contacto t9rmico con el o%;eto A 8astaalcan)ar e'ili%rio t9rmico. es!e ese momento lalectra !el termómetro permanece constante # lare"istramos. El termómetro se retira le"o !el o%;eto A# se pone en contacto t9rmico con el o%;eto B. 7a
lectra se re"istra !e ne$o !esp9s !e alcan)ar ele'ili%rio t9rmico. (i las !os lectras son i"alesentonces el o%;eto A # el o%;eto B est1n en e'ili%riot9rmico entre sí. (i se colocan no con el otro entreellos no 8a# intercam%io !e ener"ía.o Po!emos estos reslta!os en n enncia!o comola L"# C"%& '" ! )"%*&'+,-*+$ 3la le# !ee'ili%rio?o
o «Si los objetos A y B están separadamente enequilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces A y
B están en equilibrio térmico entre sí»o
o os o%;etos en e'ili%rio t9rmico si est1n a lamisma temperatra.
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o
o
o EXPERIMENTO 2o
3. T%$" 4, '+9%* '" !7 '&7 )"*8"%)4%7 '"!94 "%747 "! "4+8& )+"*8&.o
o GRFICO 1o
0 , 6 &0 &,
0
&0
,0
0
0
0
60 T(0C 7. )(*+,
23°C
)(*+,
T(0C
o
o GRFICO 2
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o
0 , 6 &0 &,0
&0
,0
0
0
0
60
H0
0T(0C 7. )(*+,
23°C
)(*+,
T(0C
o
o
. D"784?7 '" 1= *+,4)&7 4? )",'",$+ )+",",!&7 ')&7/o
o Jna $e) pro!ci!o el contacto t9rmico+ los !osrecipientes intercam%iar1n calor para alcan)ar ele'ili%rio t9rmico. A los &0 mintos !e 8a%ersereali)a!o el experimento el e'ili%rio se completar1 # apartir !e a8í am%os !escen!er1n o ascen!er1n stemperatra !e i"al forma !epen!ien!o !e lascon!iciones a las 'e est9n expestos.o
<. D"7$%+ !7 $4%7 '" )"*8"%)4% 8%)+% '" !&7
$&,$"8)&7 '" $!&% # ","%9@ +,)"%,.o
o En el e'ipo "r1<co & la cr$a expresa 'e atra$9s !el tiempo el cerpo a%sor%e calor 3"anaener"ía !el otro cerpo+ ele$a s ener"ía interna 3Men el "r1<co , sce!e lo contrario+ el otro cerpo
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trans<ere calor 3pier!e ener"ía pro$ocan!o!isminción en s ener"ía interna+ na $e) 'ealcancen el e'ili%rio t9rmico la "r1<ca+ para am%os+ser1 lineal.o
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o
o EXPERIMENTO 3o
1. G%4" !&7 8%-*")%&7 &!4*", '"! 94 "%747"! "4+8& )+"*8& # $&*8%".o
o GRFICO 3
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0 0. & &. , ,. . .0
&0
,0
0
0
T(0C 7. )(*+,1<=*! '" 94
23°C
)
T
o
o GRFICO o
0 0. & &. , ,. . .0
&0
&
,0
,
0
T(0C 7. )(*+,2==*! '" 94
23°C
)
T
o
o GRFICO <
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o
0 0. & &. , ,. . .0
&0
&
,0
,
0
T(0C 7. )(*+,2<=*! '" 94
23°C
A>+7 T+)!"
A>+7 T+)!"
o
2. P&% 4? !7 8",'+",)"7 '" ! 9%-$ 7&,'+5"%",)"7 ",)%" 7@/o
o Por'e las temperatras me!i!as son en
$ol@menes !iferentes+ por lo 'e al 8a%er ma#or$olmen !e a"a en el $aso !e precipita!os la!istri%ción !e ener"ía por me!io !el calor ser1 m1slenta 3ante nestros o;os # es cal'ier pnto !elrecipiente !e%e tener la misma temperatra.o
3. C4-,'& ! *7 # "! &!4*", '"! 94 !@4+')+",", +94! !&% ,4*?%+$&/
o El a"a tiene n comportamiento !iferente a lama#oría !e lí'i!os? can!o pasa a esta!o sóli!oamenta !e $olmen. Esto es así por'e la !ensi!a! !el8ielo es menor 'e la !el a"a. Como consecencia !eeste fenómeno+ el 8ielo :ota en el a"a. Can!o el a"alí'i!a %a;a !e temperatra # lle"a a 0 °C+ s !ensi!a!
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es !e + "/m 3permanecien!o en esta!o lí'i!o+masa # $olmen i"ales. (i se retira !el lí'i!o n pocom1s !e calor+ pasa al esta!o sóli!o # sfre naintempesti$a !isminción !e !ensi!a! 3# n
consi"iente amento !e $olmen+ pasan!o a tenerna !ensi!a! !e &6+ "/m 3a la misma temperatra+$ale !ecir 0 °C.
o
o
VI. CONCLUSIONES:o
(i !os o m1s cerpos con !iferentes temperatrasentran en contacto t9rmico+ am%os %scar1n ele'ili%rio para lo cal 8a%r1 no ele$ar1 # otro!isminir1 s temperatra. Entonces la !iferencia !etemperatra no es permanente.o
Calor+ temperatra # ener"ía interna son conceptos!iferentes.
o
VII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:o
Jna $e) concli!o el experimento !e;ar el la%oratoriolimpio.o
