Acordeón para el Laboratorio de Física (1) PDF

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Acordeón de conceptos básicos para el laboratorio de física Facultad de química unan semestre 2020-2...

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química

Laboratorio de Física (clave 1210)

Guía de estudio para examen

Profesora: Dra. Ivonne Rosales Chávez

Grupo: 18

Alumno: Morales López Alejandro Arturo No. de cuenta: 318118477

Semestre 2021-2

Calificación:___________

Fecha de entrega: jueves 22 de junio 2021

Reglamento de higiene y seguridad Todas las actividades experimentales que se realicen en los laboratorios deberán estar supervisadas por el profesor responsable. Si el profesor responsable no se encuentra durante el desarrollo de una actividad, los alumnos no podrán solicitar material para la práctica o en su defecto deberán entregar el material solicitado. No pueden entrar personas no autorizadas a los laboratorios. No ingresar alimentos al laboratorio Si algún alumno presenta alguna enfermedad de riesgo, se le debe notificar al profesor. Se debe tener conocimiento de la ubicación de extintores, botiquines, el interruptor general del laboratorio, las llaves de agua y gas del laboratorio y las medidas de seguridad que se deben seguir en caso de algún accidente. Las mesas de trabajo deben estar limpias y ordenadas (sin objetos que obstruyan el trabajo o generen algún riesgo) Trabajar en todo momento con bata cerrada, cabello recogido y zapatos cerrados de suela aislante y antiderrapante. Queda prohibido portar aretes largos, anillos, pulseras, collares y cadenas que impliquen riesgo en la práctica a desarrollar. Se deben conocer los riesgos específicos y las medidas de seguridad a seguir en caso de un accidente en la práctica. Se debe saber cómo es el uso correcto del equipo e instrumentos a usar en la práctica.(Tener una capacitación previa) Cualquier funcionamiento anómalo en el material, equipo o instrumento, deberá ser informado inmediatamente al profesor y al laboratorista. Queda prohibido sacar material, reactivos, equipo e instrumentos de las instalaciones de laboratorios sin la autorización de la coordinación de los laboratorios. El responsable del laboratorio es el único encargado del manejo de residuos. Los equipos o instrumentos se deben encontrar apagados antes de conectar o desconectarlo de la alimentación eléctrica. (los cables deben estar en buenas condiciones) Trabajar con los equipos eléctricos únicamente en condiciones de sequedad. Antes de concertar algún equipo, verificar que no exista un corto circuito.

Ubicar los contactos del equipo y evitar usar extensiones eléctricas innecesarias.

Vocabulario metrológico internacional Resolución Mínima variación de la magnitud medida que da lugar a una variación perceptible de la indicación correspondiente (cantidad mínima que se puede medir con algún instrumento de medida) La resolución se puede obtener contando el número de líneas del nonio y calculando la inversa de estas x=n lineas → Resoluci ón del nonio=

1 x

Sensibilidad Cociente entre la variación de una indicación de un sistema de medida y la variación correspondiente del valor de la magnitud medida (esta puede aumentar si el objeto puede medir cantidades muy pequeñas) (nos indica cuántas de las cifras de una medida son significativas.) Mensurando Magnitud que se desea medir ( es algo que se desea medir, magnitud particular sujeta a medición) (no es una característica del instrumento de medición) Intervalo de indicación. Conjunto de valores comprendido entre las dos indicaciones extremas (Es la cantidad mínima y máxima que puede medir algún instrumento) Medición Proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuirse razonablemente a una magnitud (una comparación de magnitudes o el conteo de entidades) Error Resultado del mesurando menos un valor verdadero del mesurando

Sistema internacional de unidades

Mediciones directas e indirectas Los instrumentos de medición nos ayudan a medir alguna magnitud de algún objeto. Medidas directas La medición se realiza utilizando la escala del instrumento de medición, el valor de la medida se obtiene de forma directa. Medidas indirectas El valor de la magnitud que se desea medir se obtiene a partir de los valores de otras magnitudes, relacionados entre sí, haciendo uso de fórmulas o funciones matemáticas. Calibrado vernier

Al obtener la medida, en el caso de la medida del nonio, únicamente se toma en cuenta la última línea del nonio que coincida con la escala principal (esto solo aplica si hay más de una línea del nonio que coincida con la escala principal ) Coincidencia del cero del nonio con la regla Coincidencia de la segunda indicación del nonio con la regla

n líneas X resolución de la escala principal n líneas X resolución del nonio

Tornillo micrométrico

Nota: Se usa para medir las longitudes de un objeto con una gran precisión. Mango

Escala principal superior Escala principal inferior

Tambor

Nonio o escala vernier

n líneas(de la escala inferior + superior) X resolución de la escala principal inferior n líneas X resolución del nonio

Pasos que seguir para hacer una medición correcta. Hacer uso de un lenguaje correcto. (hacer uso del lenguaje metrológico) Conocer las características de tu instrumento de medición, como la resolución y el intervalo de indicación. Se debe determinar que parte del objeto se va a medir además del instrumento de medición idóneo para hacerlo. El instrumento de medición debe estar calibrado correctamente antes de efectuar cualquier medición. Se debe saber cómo usar correctamente el instrumento de medición para evitar cualquier error de paralaje. Evitar cualquier distracción la cual pueda generar errores de medición. Error de paralaje Está relacionado con la posición del ojo humano con respecto al instrumento de medición, este se da al realizar alguna medición (volumen en una probeta aforada) Error sistemático

Se caracteriza por su reproducibilidad cuando la medición se realiza bajo condiciones iguales. (tiene el mismo valor) Generalmente, estos errores se evitan calibrando bien los instrumentos o cambiando la forma en que se está midiendo. Error aleatorio Se detectan cuando al repetir un experimento en condiciones idénticas, los resultados obtenidos no son iguales en todos los casos; además, la diferencia en las mediciones no sigue ningún patrón (se dan por factores que no se pueden controlar fácilmente). La forma más sencilla de minimizarlos es aumentando el número de mediciones.

Tratamiento de datos 1.Porcentaje de dispersión

2. Desviación estándar (muestral) Se hace uso de la desviación estándar muestral, ya que se trata de una pequeña cantidad de objetos a analizar. (si el número de objetos a analizar aumenta, se usa la desviación estándar poblacional ( =DESVEST.P( ) )) (Indica que tan dispersos están los datos con respecto al mesurando (Medida))

( =DESVEST.M( ) ) solo usa los datos obtenidos en la práctica. 3. Incertidumbres La incertidumbre es un parámetro No negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mesurando (medida). La incertidumbre no puede tener un valor mayor al valor del mesurando (medida). La incertidumbre es una cuantificación de la duda sobre el resultado de lo medida. Las incertidumbres A, B y Combinada nos permiten conocer el error de la medida (±) Tipo A

n= número de datos experimentales Tipo B La resolución del equipo o documentos de calibración. Tipo C

4. Método de cuadrados mínimos La función debe estar linealizada a) Pendiente de la recta ajustada

(unidades de y / unidades de x) b) Ordenada al origen de la recta ajustada

(unidades de y) c) Incertidumbre de la pendiente

(unidades de y / unidades de x)

d) Incertidumbre de la ordenada al origen

(unidades de y) e) Desviación estándar Sy

(unidades de y)

Valor de “y” experimental, menos el valor de “y” sobre la recta ajustada (unidades de y) “N= número de datos” 5. Propagación de incertidumbre

(en este caso quiso calcular la incertidumbre de la densidad, por lo que se hizo uso de la formula ρ=m/v ) 6. promedio

Conceptos Ley de enfriamiento de Newton Ley de enfriamiento de newton: la rapidez con que se enfría un objeto es proporcional a la diferencia entre su temperatura y la del medio que le rodea, (temperatura ambiente)

T=TA+(T0 – TA)e-kt

Donde T= temperatura en un tiempo t (°C) TA= temperatura ambiente (°C) T0= temperatura inicial (°C) k= constante de enfriamiento (1/s) t= tiempo (s) Donde α= coeficiente individual de transferencia de calor por convección S= superficie ρ= densidad V= volumen C= calor especifico

Donde T= temperatura en un tiempo t (°C) TA= temperatura ambiente (°C) T0= temperatura inicial (°C) k= constante de enfriamiento (1/s) t= tiempo (s) (El enfriamiento tarda más mientras más nos acercamos a la temperatura ambiente) (Al ser más cercana la temperatura del agua a la del ambiente, corresponderá un valor de rapidez menor) (Entre mayor sea el valor de k, la sustancia pierde calor a una mayor velocidad)

Resistividad eléctrica También llamada resistencia eléctrica específica, es una característica propia de los materiales. Esta nos indica que tanto se opone el material al paso de la corriente eléctrica. Donde R= resistencia eléctrica (Ω) ρ= resistividad eléctrica (Ωm) L= longitud (m) A= área (m^2) (Entre menor sea la resistividad de algún material, este podrá conducir mejor la corriente eléctrica, gracias a esta propiedad, podemos identificar si algún material es un mejor conductor que otro) La resistividad es única y constante en cada material (la resistividad es equivalente a la pendiente de una función)

La resistencia de un alambre cambia según su longitud y grosor.

Código de colores para resistencias

Tipos de circuitos Circuito: es una conexión de elementos (resistores, capacitores, interruptores, etc.) a través de los cuales fluye corriente eléctrica.

Circuitos en serie: se caracterizan por tener las resistencias conectadas en la misma línea existente entre los extremos de la batería (La corriente fluye por cada resistor, uno tras otro)

Circuitos en paralelo: se caracterizan por tener conectadas varias vías alineadas paralelamente entre sí, de tal forma que cada vía tiene una resistencia y estas vías están conectadas por puntos comunes.

Circuito mixto: Son un tipo de circuito que combina la conexión de resistencias en serie y paralelo

Conductimetría La conductimetría aprovecha las propiedades eléctricas de las soluciones, se usa principalmente en el análisis de electrolitos disueltos en medios acuosos. (se basa principalmente en la ley de ohm)

Donde R= resistencia eléctrica (Ω) I= intensidad de corriente (A) ∆V= diferencia de potencial eléctrico o voltaje (V) Donde R= resistencia eléctrica (Ω) L= conductancia (1/Ω) o (S=siemens) Donde k=conductividad de un medio liquido (S/cm) L= conductancia (S) A= área de los electrodos (cm^2) l= distancia de separación entre los electrodos (cm) Donde Λ = conductividad molar k=conductividad de un medio liquido (S/cm) [M]= concentración molar (mol/L) Donde Λ = conductividad molar Λ∞ = conductividad molar equivalente limite [M]= concentración molar (mol/L) b= constante que depende de la naturaleza del electrolito Conductor homogéneo: un metal o una disolución no sobresaturada con la sal completamente disociada (conductor iónico) La conductividad molar de alguna sustancia disminuirá mientras que la concentración molar de la sal que esta disuelta en la sustancia aumente. (si se le conecta a un circuito eléctrico esto se verá reflejado en la diferencia de potencial) Cuando se disuelven en agua, los electrolitos forman iones, los cuales son capases de transportar la corriente eléctrica. Algunos ejemplos de electrolitos son el ácido acético, agua, KCl, NaCl, etc.

Según estén parcial o totalmente ionizados, a estos se les puede aplicar una diferencia de potencial eléctrico a través de electrodos que provocarán que los iones se muevan de acuerdo con el valor de su carga eléctrica debido al campo eléctrico generado.

Extras 

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K 1 2 2.58 3  

Una disolución sobresaturada es aquella que ha pasado el límite de soluto que un solvente puede admitir, lo que desemboca en la formación de un precipitado Un cable es un conjunto de alambres cubiertos de material aislante Cuando se conduce corriente eléctrica, los electrones vibran, no se mueven ni trasfieren Los orificios del multímetro se llaman bornes Conductores electrolíticos: son aquellos que tiene iones para conducir la electricidad cuando se colocan en un circuito eléctrico (la capacidad de conducir electricidad depende de la concentración de iones producidos) Escala analógica: Se compone de una serie de señales discretas (escala graduada), es decir sólo se puede medir una cantidad. El valor medido se puede leer directamente. Escala Digital: La señale continua. las señales digitales pueden generarse o derivarse directamente de señales analógicas usando convertidores A/D. El valor medido se lee en una pantalla. Factor de cobertura (U=kuc): El factor de cobertura nos sirve para dar una mayor confianza a nuestra incertidumbre y datos (ya que en ocasiones algunas medidas se ven afectadas por muchas variables que no se puede controlar) Nivel de confianza 68% 95% 99% 99.7%

Campo de aplicación Estudiantes Industria Industria manufacturera

Propiedades extensivas: son propiedades que depende de la cantidad de materia como la masa o el volumen Propiedades intensivas: son propiedades que no depende de la cantidad de materia como la densidad, temperatura o la presión

Extensiva =intensiva Extensiva 

Materiales aislantes, conductores y semiconductores: la brecha de energía entre los niveles de energía y los niveles de conducción, determinan si un

material es conductor o aislante. (la brecha de energía que debe superar un electrón para pasar de la banda de valencia a la de conducción )

En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas.  

Dopado tipo n (exceso de electrones o aniones) Dopado tipo p (falta de electrones o cationes) Cifras significativas (Reglas)

1) Todos los dígitos diferentes de 0 son significativos. 2) Todos los ceros entre cifras significativas son significativos. 902 (3 cifras significativas ) 7.0021 (5 cifras significativas) 3) Los ceros a la izquierda del primer digito diferente a cero no son significativos. 0.00000007 (una cifra significativa) 0.02803 (4 cifras significativas) 4) Los ceros al extremo derecho de un valor con punto decimal, se escribe solo si son significativos. 88.00 (3 cifras significativas) 0.0030 (2 cifras significativas) 5) Si un valor carece de punto decimal y termina con uno o más 0, estos pueden ser o no significativos. (usar notación científica)

8.72x105 (3 cifras significativas) 8.720x105 (4 cifras significativas) 6) Los valores en notación científica tienen tantas cifras significativas como dígitos existan en la cantidad asociada al coeficiente de la potencia base 10 de la expresión. Leyes de Kirchhoff...