“LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON”

L A B O R A T O R I O D E F I S I C A 2

Resumen Introductorio: Ley de enfriamiento de newton.

Objetivos de la experiencia:

Comprobar la ley de enfriamiento de Newton con agua. Analizar una ley alterna de calentamiento.

Precauciones experimentales:

No tocar el tubo de ensayo con el termómetro. No quemar los instrumentos. Usar los guantes aislantes para evitar quemaduras. No derramar hielo y agua en el suelo.

Breve resumen del trabajo realizado: Primero llenamos el recipiente grande con agua y le colocamos hielo,

llenamos el tubo de ensayo con agua del tiempo y medimos la temperatura con el termómetro. Luego introducimos el tubo de ensayo con agua y el termómetro en el agua con hielo y tomamos el tiempo cada diez segundos.En la parte B pusimos agua a hervir en el beaker e introducimos un termómetro, sacamos el tubo de ensayo del agua con hielo y lo pusimos en el beaker y tomamos la temperatura cada diez segundos.

Registro de datos.

Registre las temperaturas ambiente e iniciales en ambas actividades, de forma que aparezcan muy claras en su reporte.

PROCEDIMIENTO ATEMPERATURA AMBIENTE(°C) TEMPERATURA INICIAL(°C)

0 22

PROCEDIMIENTO ATEMPERATURA AMBIENTE(°C) TEMPERATURA INICIAL(°C)

100 0

Las tablas Temperatura vs. Tiempo de ambas actividades.

Procediendo A

TEMPERATURA(°C) TIEMPO(S)20 1019 2018 3017 4016 5015 6014 7013 8012 9010 1009.5 1108 1206 1306 1406 1506 1606 1706 1806 190

5.5 2005.5 2105.5 220

5 2305 2405 2505 2605 2704 2804 2904 3004 3104 3204 330

3.5 3403 3503 3603 370

2.5 3802 3902 4002 4102 4202 4302 440

1.5 4501 4601 470

0.5 4800.2 4900 500

Procedimiento BTEMPERATURA(°C) TIEMPO(s)

30 1035 2040 3049 4055 5060 6065 7068 8070 9073 10075 11077 12078 13079 14080 15080 16081 17084 18084 19084 20085 21085 22086 23087 24087 25088 26088 27089 28090 29090 30090 31091 32091 33091 34091 35091 360

91.5 37092 38092 39092 400

CÁLCULOS. Una vez que haya hecho las gráficas, calculará los coeficientes ‘k’.

PROCEDIMIENTO ACOEFICIENTE K

T(t) t K20 10 0.0095310219 20 0.0073301718 30 0.0066890217 40 0.0064457316 50 0.0063690715 60 0.006383214 70 0.0064569313 80 0.0065761612 90 0.0067348410 100 0.007884579.5 110 0.00763418 120 0.008430016 130 0.009994486 140 0.009280596 150 0.00866189

PROCEDIMIENTO BCOEFICIENTE K

T(t) t K30 10 0.0356674935 20 0.0215391540 30 0.0170275249 40 0.0168336155 50 0.0159701560 60 0.0152715165 70 0.0149974668 80 0.0142429370 90 0.0133774873 100 0.0130933375 110 0.0126026877 120 0.012247378 130 0.0116471479 140 0.0111474880 150 0.01072959

RESULTADOS

Gráficos Temperatura vs. Tiempo para ambas actividades

PROCEDIMIENTO A

0 100 200 300 400 500 6000

5

10

15

20

25

TEMPERATURA VS TIEMPO

Series2

TIEMPO

TEM

PERA

TURA

PROCEDIMIENTO B

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

102030405060708090

100

TEMPERATURA VS TIEMPO

Series2

TIEMPO

TEM

PERA

TURA

Mediante regresión, grafique las rectas: ln ¿¿PROCEDIMIENTO A

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

f(x) = 0.00942178821775049 x − 0.118827634451333R² = 0.955357427591593

TIEMPO VS LN

Series2Linear (Series2)

TIEMPO

LN

PROCEDIMIENTO B

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8f(x) = 0.0094478435124119 x + 0.306117367117514R² = 0.97896869484172

TIEMPO VS LN

Series2Linear (Series2)

TIEMPO

LN

Valor de cada coeficiente ´k´, comparación con el valor ‘teórico’ (éste habrá de investigarlo: con facilidad lo debe poder obtener a través de ‘Internet’) y discusión correspondiente.

PROCEDIMIENTO A: 0.0094PROCEDIMIENTO B: 0.0094

CUESTIONARIO

¿Qué cantidades cambiarían si la experiencia se hubiera realizado en Tegucigalpa? ¿Aumentarían o disminuirían? Explique. R/ La temperatura ambiente. Disminuiría.La temperatura ambiente disminuiría debido a que el clima en Tegucigalpa es más frio de en San Pedro Sula.

Suponga que en lugar del tubo de ensayo se introdujo en la mezcla agua-hielo un trozo de una varilla de hierro al rojo. Asuma que: 1) la parte de la varilla no sumergida queda al vacío, no en contacto con el aire y, 2) la mezcla hielo-agua es suficiente de modo que su temperatura siempre permanezca constante, a pesar de la presencia de la varilla. ¿Cómo variaría la temperatura a lo largo de la longitud de la varilla? (Investigue sobre conducción calorífica) R/ La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que no está en contacto.La varilla perdería calor y por consiguiente se enfriaría, hasta que el agua-hielo y la varilla tengan la misma temperatura.

Si, en las mismas condiciones, realiza esta experiencia con glicerina en el tubo de ensayo, ¿qué cantidad debe cambiar en la ley de enfriamiento o en la de calentamiento?R/ La glicerina es un líquido espeso, neutro, de sabor dulce, que al enfriarse se vuelve gelatinoso al tacto y a la vista, y que tiene un punto de ebullición alto. Se presenta en forma de líquido a una temperatura ambiental de 25 ° C y es higroscópico e inodoro. Posee un coeficiente de viscosidad alto y tiene un sabor dulce como otros polialcoholes.Debe cambiar la temperatura inicial en la ley de enfriamiento.

En lo experimentado por usted, se ha dado una situación real en la variable tiempo que no se ajusta al modelo exponencial –aparte de los errores estadísticos que se puedan reflejar al graficar-. Indique dónde se halla esta diferencia.R/ En la temperatura.

Resumen introductorio: Calibración de un termómetro.

Objetivos de la experiencia:

Realizar la escala en grados Celsius en un termómetro sin graduar.

Precauciones experimentales:

Esperar a que la temperatura se estabilice para lograr marcar en el termómetro sin graduar la altura deseada.

Breve resumen del trabajo realizado:

Primero colocamos el termómetro sin calibrar en agua con hielo, hasta que el líquido azul llegue se estabilice. Previamente colocamos un beaker con agua en el mechero y esperamos hasta que llegara a una temperatura de cien grados. Una vez que se alcanzó la temperatura deseada apagamos el mechero y colocamos el termómetro sin graduar junto al termómetro graduado y tomamos la temperatura cada diez segundos. Luego colocamos los dos termómetros en agua fría y tomamos los tiempos hasta que llego a cero grados.

Reporte de Datos

Dé el comportamiento de la columna de líquido azul:

Como observamos en la practica el liquido azul baja y sube a un ritmo similar al termómetro graduado. Cuando el termómetro graduado alcanzo su temperatura mas baja, el termómetro sin graduar bajo hasta su punto mas bajo; y lo mismo sucedió cuando subió la temperatura.

Dé las diferentes temperaturas tomadas en ambos termómetros.

TERMOMETRO GRADUADO

95907030100

TERMOMETRO GRADUADO

135117103583718

TEMPERATURAS MAXIMAS Y MINIMAS

TEMPERATURA AMBOS TERMOMETROS(°C)GRADUADO

SIN GRADUAR

AGUA-HIELO 0 135AGUA-

HIRVIENDO95 18

Dé la escala hecha para el termómetro sin graduar.

TERMOMETRO GRADUADO TERMOMETRO SIN GRADUAR

95 135

90 117

70 103

30 58

10 37

0 18

Registros de temperatura en agua con hielo y en agua hirviendo

TEMPERATURA AMBOS TERMOMETROS(°C)GRADUADO

SIN GRADUAR

AGUA-HIELO 0 135AGUA-

HIRVIENDO95 20

Copia fiel en el reporte, de la escala realizada en el termómetro sin graduar.

ESCALA TERMOMETRO SIN GRADUAR

(135-18) = X(95 – 0)

X = 11395

TSG – 18 = 11395 (°C - 0)

TSG = 11395° C+18

Tabla de las temperaturas con ambos termómetros en las cuatro situaciones que pide III-13).

TERMOMETRO GRADUADO TERMOMETRO SIN GRADUAR

95 13590 11770 10330 5810 370 18

Cuestionario:

Exponga y explique el comportamiento de la columna azul mientras duró todo el proceso. R/ El liquido azul de la columna sube y baja a un ritmo similar al del termómetro graduado. Cuando lo sumergimos en agua fría el liquido azul baja al mismo ritmo que el del termómetro graduado, y lo mismo paso cuando lo sumergimos en agua hirviendo.

A una atmósfera de presión el punto de fusión del agua es 0oC y el punto de ebullición es a 100 oC. ¿Estos son los valores que están representados en la escala que se realizó? ¿Por qué? R/ Si, ya que los dos termómetros actuaron de una forma similar durante todo el proceso.

Si hubiera calentado el agua con el vaso tapado arriba, ¿qué hubiera observado?: a. en el tiempo para alcanzar la ebullición,

R/ Habría tardado menos en hervir.b. en la temperatura de ebullición,

R/ Seria más alta.c. ¿por qué?

R/ Porque habría mayor presión concentrada en el vaso. Suponga que va a construir una nueva escala, la escala Pérez, cuyos

puntos fijos van a ser los mismos: fusión y ebullición del agua. Al primero asocia 91ºP y al segundo, 356ºP. a. ¿cuál sería la fórmula para relacionar la escala Pérez y la Celsius?

R/(356-91)= m (100-0)

m = 5320

Tp - 91 = 5320

(C-0)

Tp = 5320

°C + 91

b. ¿qué valores de temperatura Pérez corresponderían a los cuatro señalados en III.13?

95°C 342.75° P70°C 276.5 ° P30°C 170.5 ° P10°C 117.5 ° P0 ° C 91 ° P

¿Se podría construir una escala de temperatura tomando como puntos fijos los de fusión y evaporación de hierro? Explique. R/ Si se podría.El hierro tiene calores de fusión y ebullición mas altos que el agua, por lo tanto habría que aplicar un calor mas intenso al aplicado al agua, pero teóricamente si se podría.