Efecto del calor sobre los cuerpos JB PDF

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Practica de laboratorio del curso de física 2...

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA

HOJA DE DATOS TÉCNICOS Nombre y Apellidos del Docente de Aula: Maritza Elizabeth Vélez Pita Nombre y Apellidos del Docente de Laboratorio: Oscar Tumbaco Mera Nombre y Apellidos del Estudiante: Steeven Carmelo Ponce Vélez Carrera: Ingeniería Química Paralelo: K Fecha: 10 marzo de Horario: lunes y 2021 miércoles de 7am 9am PRACTICA N⁰⁰ 4

FECHA MAXIMA DE RECEPCIÓN DE LA TAREA: lunes, 15 de marzo de 2021 TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Efecto del calor sobre los cuerpos.

HOJA DE REPORTE PRACTICA N⁰⁰ 8 EFECTO DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS SÓLIDOS OBJETIVO GENERAL. Estudiar el efecto que produce el calor en cuerpos diferentes.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 

Determinar el aumento de temperatura que tienen los cuerpos cuando en ellos interviene el calor.



Comparar los resultados con diferentes parámetros, cambiando la masa, la potencia del calentador y el tiempo de calentamiento.

ACTIVIDADES:

Realizar una práctica como tema libre sobre el tema de “EFECTO DEL CALOR SOBRE LOS CUERPOS SÓLIDOS”, colocando todos los parámetros realizados siempre en un informe de laboratorio.

Laboratorio de física II ICB

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DATOS TÉCNICOS

MATERIAL

MASA gramos

Ce Temperatura Coeficiente Material de fusión °C de 𝑱 dilatación ⁄𝒈𝒓. °𝑪 lineal

Longitud inicial m(metros)

Oro

50

0,130

1,064

1.5 x 10-5

5

Plata

80

0,235

961.8

2.0 x 10-5

5

Cobre

90

0,385

1,085

1.7X𝟏𝟎−𝟓

5

Aluminio

65

0.91

1,768

2.4 x 10-5

5

Marco Teórico

El calor puede definirse como una energía térmica que se transfiere entre cuerpos que poseen distinta temperatura, del más caliente al más frío. Esta noción es relativamente fácil de comprender a partir de las enseñanzas de la vida cotidiana y su efecto más evidente es el incremento o pérdida de temperatura que se produce cuando se gana o cede calor, respectivamente. No obstante, el calor tiene otros dos efectos no menos importantes sobre el comportamiento de los cuerpos. Uno de ellos es el hecho de que los materiales tienden a dilatarse cuando se calientan y a contraerse si se enfrían. Baste imaginar lo que sucede con una puerta de madera no bien protegida y orientada al sur en un cobertizo a la intemperie: en invierno funciona perfectamente, pero al llegar el verano, recibiendo el pleno sol, se atasca y no abre ni cierra bien. Ello se debe a que, al haberse dilatado por efecto del calor, ya no encaja en el marco como debiera. Otro efecto inmediato es el cambio de fase o estado. Es sabido que el agua, al calentarse al fuego hasta 100 °C, entra en ebullición y termina por convertirse en vapor. Este paso de líquido a gas ejemplifica el cambio de estado producido por el calor del fuego. Por lo tanto, los efectos calorimétricos sobre los cuerpos son el aumento de la temperatura, la dilatación y los cambios de estado.

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Dilatación de sólidos El efecto de la absorción de calor de un cuerpo sólido con un aumento de sus dimensiones es un hecho común en la naturaleza. Desde un punto de vista microscópico, este fenómeno se explica porque la absorción de energía (calor) por el cuerpo provoca una mayor agitación de sus moléculas y, en consecuencia, un aumento en la separación media entre las mismas. Este aumento se percibe en la escala macroscópica como un incremento del volumen del cuerpo en cuestión. Como se desprende de lo anterior, la dilatación de un sólido por un aumento térmico tiene lugar en las tres dimensiones del espacio. Sin embargo, en ciertas ocasiones el efecto es más perceptible en una o dos de estas dimensiones, por lo cual resulta interesante analizar los fenómenos, respectivamente, de la dilatación lineal y la dilatación superficial. Cuando se aborda este efecto en las tres dimensiones espaciales se habla de dilatación cúbica o volumétrica. Dilatación lineal El estudio de la dilatación por calor de un sólido prolongado principalmente en una sola dimensión, como pueda ser un alambre o una varilla de grosor insignificante, permite ignorar los efectos de superficie y de volumen asociados. Para un rango medio de temperaturas, la dilatación lineal de un sólido puede considerarse directamente proporcional al incremento de temperatura. Cuando el cuerpo analizado es homogéneo, el fenómeno de dilatación se produce por igual en toda su longitud. Asimismo, el valor de la dilatación es proporcional a la longitud inicial del cuerpo unidimensional. La constante de proporcionalidad en esta relación se llama genéricamente coeficiente de dilatación lineal del sólido y se denota por λ. En virtud de ello, la longitud de una varilla o alambre sin grosor puede escribirse: l = l0 · (l + t) siendo l la longitud final de la misma, l0 la longitud a 0 °C y t la temperatura a la que se calienta el cuerpo. En consecuencia, el coeficiente de dilatación lineal se determina como: Al comunicar energía a una sustancia, según la teoría cinética de la materia aumenta la energía cinética de sus partículas, de forma que comienzan a moverse más rápidamente, siendo más probable que adquieran la energía necesaria como para vencer las fuerzas que las mantienen unidas, cambiando su configuración. Cuando se calienta un sólido, las partículas que se encuentran en posiciones prácticamente fijas comienzan a vibrar con mayor amplitud y velocidad, hasta que se funde. Al alcanzar el punto de energía cinética máxima, la energía adicional se emplea en vencer las fuerzas que mantienen las partículas unidas entre sí, abandonando sus posiciones y pasando al estado líquido.

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Actividad 



De los elementos en la tabla de datos calcular la cantidad de calor necesaria para llegar a su temperatura de fusión correspondiente a cada uno de los elementos partiendo de -30 °C para cada uno de los elementos . Calcular la dilatación lineal de cada uno de los elementos partiendo de una temperatura inicial de 20°C hasta llegar a los 100° C

Tablas de Tabulaciones

MATERIAL

To

𝐓𝐟

Oro

-30

Plata

Longitud inicial m(metros) 5

Dilatación lineal ∆𝑳 = 𝝀 ∙ 𝑳𝒐 ∙ ∆𝑻

1,064

𝑸 En Kj 𝑸 = 𝒎 ∙ 𝑪𝒆 ∙ (𝑻𝒇 − 𝑻𝒐) 0.201

-30

961.8

18.64

5

8 mm

Cobre

-30

1,085

1.07

5

6.8 mm

Aluminio

-30

1,768

1.87

5

9.6 mm

6mm

Procedimiento Experimental Conversión de masa de gramos a Kg 𝟏𝒌𝒈

Oro=𝟓𝟎𝒈𝒓 ∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒈 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟎 𝟏𝒌𝒈

Plata= 𝟖𝟎𝒈𝒓 ∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒈 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟎 𝟏𝒌𝒈

Cobre= 𝟗𝟎𝒈𝒓 ∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒈 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟎 𝟏𝒌𝒈

Aluminio= 𝟔𝟓𝒈𝒓 ∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒈 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟓

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𝑸 = 𝒎 ∙ 𝑪𝒆 ∙ (𝑻𝒇 − 𝑻𝒐) 𝐎𝐑𝐎 𝑸 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟎 ∙ 𝟎, 𝟏𝟑𝟎 ∙ (𝟏, 𝟎𝟔𝟒 − (−𝟑𝟎) = 𝟎. 𝟐𝟎𝟏

𝐏𝐋𝐀𝐓𝐀 𝑸 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟎 ∙ 𝟎, 𝟐𝟑𝟓 ∙ (𝟗𝟔𝟏. 𝟖 − (−𝟑𝟎)) = 𝟏𝟖. 𝟔𝟒

𝐂𝐎𝐁𝐑𝐄 𝑸 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟎 ∙ 𝟎, 𝟑𝟖𝟓 ∙ (𝟏, 𝟎𝟖𝟓 − (−𝟑𝟎)) = 𝟏. 𝟎𝟕

𝐀𝐋𝐔𝐌𝐈𝐍𝐈𝐎 𝐐 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟓 ∙ 𝟎. 𝟗𝟏 ∙ (𝟏, 𝟕𝟔𝟖 − (−𝟑𝟎)) = 𝟏. 𝟖𝟕

∆𝑳 = 𝝀 ∙ 𝑳𝒐 ∙ ∆𝑻 𝑶𝑹𝑶 ∆𝑳 = 𝟏. 𝟓𝑿𝟏𝟎−𝟓 ∙ 𝟓 ∙ (𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎) = 𝟔𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒎 = 𝟔𝒎𝒎 𝑷𝑳𝑨𝑻𝑨 ∆𝑳 = 𝟐. 𝟎𝑿𝟏𝟎−𝟓 ∙ 𝟓 ∙ (𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎) = 𝟖𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒎 = 𝟖𝒎𝒎 𝑪𝑶𝑩𝑹𝑬 ∆𝑳 = 𝟏. 𝟕𝑿𝟏𝟎−𝟓 ∙ 𝟓 ∙ (𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎) = 𝟔, 𝟖𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒎 = 𝟔. 𝟖𝒎𝒎 𝑨𝑳𝑼𝑴𝑰𝑵𝑰𝑶 ∆𝑳 = 𝟐. 𝟒𝑿𝟏𝟎−𝟓 ∙ 𝟓 ∙ (𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎) = 𝟗. 𝟔𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒎 = 𝟗. 𝟔𝒎𝒎 Conclusiones



Hemos llegado a notar que la temperatura de fusión es importante para poder determinar el calor necesario para poder cambiar a un elemento y en el caso de la plata que tiene un punto de fusión más alto que los otros para este se necesitaría una mayor cantidad de calor para llegar a su punto de fusión.



En los elementos que posean un mayor coeficiente de dilatación lineal en estos se podrá llegar a un número más alto como es el caso del aluminio que al poseer un coeficiente mayor a los otros por ende su dilatación lineal fue mayor que a los otros Laboratorio de física II

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Bibliografía h (2021). Dilatación de sólidos, líquidos y gases. Retirado Marzo 10, 2021, de Magnaplus website: https://www.magnaplus.org/articulo/-/articulo/RT175/dilatacion-de-solidosliquidos-ygases#:~:text=El%20efecto%20de%20la%20absorci%C3%B3n,hecho%20com%C3 %BAn%20en%20la%20naturaleza.&text=Para%20un%20rango%20medio%20de,pr oporcional%20al%20incremento%20de%20temperatura.

2.3 Efectos del calor sobre los cuerpos. (2021). Retirado Marzo 10, 2021, de Catedu.es website: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1157/html/23_efectos_d el_calor_sobre_los_cuerpos.html#:~:text=1)%20Cambios%20de%20estado&text=C uando%20se%20calienta%20un%20s%C3%B3lido,velocidad%2C%20hasta%20que %20se%20funde.

6. Efectos del calor. (2021). Retirado Marzo 10, 2021, de Aragon.es website: http://iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/temasweb/fqdmiral/FQ4ESO/FQ4 ESO%20Tema%206%20Energia/6_efectos_del_calor.html

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Anexos.

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