Fisica2 Informe 8

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TÍTULO: ANÁLISIS DEL CALOR ABSORBIDO Y DISIP ADO EN LÍQUIDOS RESUMEN: De la experiencia realizada se demostró algo muy importante la dependencia lineal de la temperatura respecto al tiempo: T =  H mC  t + T 0  , de donde  H mC  representa la pendiente y T 0  la temperatura inicial. Además se demostró que cuando menor es la masa del líquido mayor es el fujo caloríco, de aquí además disminuye la cantidad de calor. uego de !a"er realizado la experiencia en la parte en la que se dejó en#riar el agua cuando se a$adió el !ielo, se incrementó la rapidez de en#riamiento del agua, de"ido a que el !ielo a"sor"e el calor li"erado por el agua caliente cumpli%ndose así el "alance de energía. INTRODUCCIÓN: &n el presente in#orme se dará a conocer el estudio del calor a"sor"ido por un líquido, su dependencia con respecto al tiempo, y además la comparación de la cantidad de calor a"sor"ido para di#erentes porciones de masa de un líquido. 'e de"e denir la energía t%rmica que gana o pierde un cuerpo de masa m  es directamente proporcional a su (ariación de temperatura. &sto es: Q=mC ( T T 0 )   )*+ C : calor específico T 0 : tempera tura inicial de ref ere ncia T : tempera tura final &l suministro de energía t%rmica por cantidad de tiempo a un cuerpo, corresponde a que %ste reci"e un fujo caloríco . 'i el fujo es constante:  H = dQ dT  =cte  - )+ De )*+ y )+ se tiene: dQ dT  = m  dT dt  = H , luego dT =  H mC  dt 'e integra y se o"tiene:

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TÍTULO: ANÁLISIS DEL CALOR ABSORBIDO Y DISIPADO ENLÍQUIDOS

RESUMEN:

De la experiencia realizada se demostró algo muy importante la dependencia lineal

de la temperatura respecto al tiempo: T =  H 

mC  t +T 

0  , de donde H 

mC   representa la

pendiente y T 0  la temperatura inicial.

Además se demostró que cuando menor es la masa del líquido mayor es el fujocaloríco, de aquí además disminuye la cantidad de calor.uego de !a"er realizado la experiencia en la parte en la que se dejó en#riar el aguacuando se a$adió el !ielo, se incrementó la rapidez de en#riamiento del agua, de"idoa que el !ielo a"sor"e el calor li"erado por el agua caliente cumpli%ndose así el"alance de energía.

INTRODUCCIÓN:

&n el presente in#orme se dará a conocer el estudio del calor a"sor"ido por unlíquido, su dependencia con respecto al tiempo, y además la comparación de lacantidad de calor a"sor"ido para di#erentes porciones de masa de un líquido.

'e de"e denir la energía t%rmica que gana o pierde un cuerpo de masa m  es

directamente proporcional a su (ariación de temperatura.

&sto es: Q=mC (T −T 0)  … )*+

C :calor específico

T 0:temperatura inicialde ref erencia

T : temperatura final

&l suministro de energía t%rmica por cantidad de tiempo a un cuerpo, corresponde a

que %ste reci"e un fujo caloríco . 'i el fujo es constante:

 H =dQ

dT  =cte  - )+

De )*+ y )+ se tiene:dQ

dT  =m

 dT 

dt  = H  , luego dT =

 H 

mC  dt 

'e integra y se o"tiene:

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∫T 

0

dT =  H 

mC ∫0

dt 

T =  H 

mC  t +T 

0  - )/+

&s una #unción lineal, donde H 

mC   representa la pendiente y T 0  la temperatura

inicial.

MÉTODO EXPERIMENTAL:

0ara esta experiencia es necesario contar con los siguientes equipos y materiales: un

mec!ero de 1unsen )usado para calentar el agua !asta e"ullición+, un soporteuni(ersal y un clamp )para sostener el termómetro+, un termómetro )para medir latemperatura del agua cada cierto inter(alo de tiempo+, un (aso de precipitado )quecontendrá el agua la cual se calentará !asta que !ier(a+, un (aso de espuma depoliuretano )donde el !ielo se derretirá en el agua caliente+.

&l procedimiento de la experiencia consta de partes:

Primera Parte:

'e coloca un cierto (olumen de agua en un (aso pirex a temperatura am"iente.  'e anota el (olumen inicial y la temperatura inicial.

V 0=600ml

T 0=21° C 

2ig.*

'e enciende el mec!ero y se calienta el agua, y se toma cada /3s la temperatura!asta e"ullición. 'e colocan los datos en la 4a"la *.

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'e repite este procedimiento con la mitad del (olumen de agua, y se colocan losdatos en la 4a"la .

V 0=300ml

T 0=21° C 

'e realiza la gráca para cada (olumen de agua, se nota la di#erencia entre suspendientes.

Segunda Parte:

&l agua caliente de /33ml, se toma 33ml y se (ierte en un (aso de espumapoliuretano. 'e coloca un termómetro y se toma la temperatura cada *3s durante /minutos. &stos datos se colocan en la 4a"la /.

'e seca un cu"o de !ielo y se introduce en el agua anterior y se sigue tomando latemperatura !asta que el cu"o se #unda, estos datos se colocan en la 4a"la 5.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

&n este punto del in#orme se mostrarán los datos de temperatura tomados en elprocedimiento experimental.

TABLA 1 (m=600 g)

T (° C  * *.6 6 7 /3 // /8 /9

t ( s) 3 /3 83 93 *3 *63 *73 *3 53

T (°C  5* 55 57 6 65 68 67 83 8

t ( s ) 3 /33 //3 /83 /93 53 563 573 6*3

T (° C  85 88 87 3 5 8 7 73

t ( s) 653 63 833 8/3 883 893 3 63 73

T (°C  7 75 78 77 93 9 95 96 98

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t ( s) 7*3 753 73 933 9/3 983 993 *33 *363

TABLA 2 (m=300 g)

T (° C  3 / 7 // /9 56 63 65 69

t ( s) 3 /3 83 93 *3 *63 *73 *3 53

T (°C  85 89 / 7* 75 78 9* 9

t ( s ) 3 /33 //3 /83 /93 53 563 573 6*3

T (° C  9/ 95 96

t ( s) 653 63 833

'e graca la (ariación de la temperatura 4 (ersus el tiempo t para cada ta"la dedatos.

Para m=600 g

Gráf! T "# $:

3 633 *333 *6333

3

53

83

73

*33

*3

 4

inear )4+

$%&'() *$+

T&'(&r!$,r! *T+

T (t )=0.0751 t +21.288

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Para m=300 g

Gráf! T "# $:

3 33 533 833 7333

*3

3

/3

53

63

83

3

73

93

*33

 4

inear )4+

inear )4+

$%&'() *$+

T&'(&r!$,r! *T+

T (t )=0.1342 t +24.013

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'e nota a partir de las dos grácas lineales que la primera gráca tiene una menorpendiente y la segunda una mayor pendiente.

'e usa la ecuación )/+ para !allar el fujo caloríco para cada masa de aguaempleada:

0ara m=600

g :

  H 

mC =0.0751

De donde:  H =0.0751×600×1=45.06cal /s

0ara m=300 g :

 H mC 

=0.1342

De donde:  H =0.1342×300×1=40.26cal /s

'e nota que el fujo caloríco es mayor en la primera cantidad de agua, lo cualdemuestra que a mayor masa se necesitará más calor.

TABLA -

T (°C  9/ 9* 79 77 7 78.6 78 76.6 76

t ( s ) 3 *3 3 /3 53 63 83 3 73

T (° C  75.6 75 7/.6 7/ 7.6 7 7*.6 7* 73.6 73

t ( s) 93 *33 **3 *3 */3 *53 *63 *83 *3 *73

TABLA .

T (°C  8 87 85 83 68 6 59 58

t ( s ) *93 33 *3 3 /3 53 63 83 3

T (° C  5 /9 / /8 /6.6 /6 /5.6 /5 //.6

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t ( s) 73 93 /33 /*3 /3 //3 /53 /63 /83

'e graca 4emperatura (s tiempo:

 4

$%&'() *$+

T&'(&r!$,r!*T+

'e o"ser(a que al momento de introducir el !ielo al agua caliente aumenta larapidez de en#riamiento del agua, de"ido a que el !ielo a"sor"e el calor li"erado por

el agua caliente.

CONCLUSIONES:

 

De la experiencia realizada se concluye que cuando mayor es la masa senecesitará más calor para lograr que el agua llegue a su temperatura dee"ullición.

Se introduce el

Curva De Enfriamiento del

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Además se demostró que la temperatura de e"ullición en la experiencia es

T =95° C   aproximadamente de"ido a que está infuido por la presión de la

atmós#era.

 

'e concluye tam"i%n que al momento de a$adir !ielo al agua caliente %sta seen#ría rápidamente ya que el !ielo gana el calor li"erado por el agua calientecumpli%ndose el "alance de energía.

Qganado (hielo)=Qliberado(agua)

 

 4am"i%n se concluye que la temperatura tiene una dependencia lineal conrespecto al tiempo.

RECOMENDACIONES:

; 'e recomienda al momento de realizar el calentamiento para las dos distintasmasas de agua, tratar de conseguir un fujo constante de la llama, ya que esto

podría a#ectar las condiciones de experimentación.

; Además se recomienda trasladar rápidamente el agua del (aso de precipitado al(aso de espuma de poliuretano, para e(itar perder el control del tiempo a medidaque disminuye la temperatura.

; 4am"i%n se recomienda agitar cuando el !ielo se encuentra #undi%ndose en elagua caliente del (aso de espuma de poliuretano.

RE/ERENCIAS:

<*= ey(a >a(eros, um"erto ?2ísica@ 4omo . &d. Bos!era 33*

<= Cojas 'alda$a, Aus"erto ?2ísica@ 4omo . &d. 'an Barcos 33

</= os!Ein >.., '!irE%(icj B.F. Banual de 2ísica &lemental. &ditorial Bir *96

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APÉNDICES:Aquí se mostrarán la regresión lineal por mínimos cuadrados para las grácas.

  Para la gráfca Tvst   (masa =600g)

S& $r!0!!rá ) #)3) 11 4!$)# 5! 6,& 3! 7ráf! $&4rá 3! '%#'! $&4&%!:

 x i   y i   x i y i   x i2

3 3 3 3/3 / 893 93383 7 *873 /83393 // 93 7*33*3 /9 5873 *5533*63 56 863 633*73 63 9333 /533*3 65 **/53 55*3353 69 *5*83 6833

3 85 *73 933/33 89 333 93333

∑ x i=1650   ∑  y i=484   ∑ x i yi=89250   ∑ x i2=346500

'e !alla la pendiente y el intercepto:

m=

11∑  xi y i−∑ x i∑  y i

11∑  xi2−(∑ x i )

2   =0.0751

b=∑ x i

2∑  y i−∑ x i∑ x i y i

11∑ x i

2−(∑  xi )2  =21.288

  Para la gráfca Tvst   (masa =300g)

S& $r!0!!rá ) #)3) 11 4!$)# 5! 6,& 3! 7ráf! $&4rá 3! '%#'! $&4&%!:

 x i   y i   x i y i   x i2

3 * 3 3/3 *.6 856 93383 */3 /83393 6 63 7*33*3 7 //83 *5533*63 /3 5633 633*73 // 6953 /533*3 /8 683 55*33

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53 /9 9/83 68333 5* **33 933/33 55 */33 93333

∑ x i=1650   ∑  y i=340.5   ∑ x i yi=59205   ∑ x i2=346500

'e !alla la pendiente y el intercepto:

m=11∑  xi y i−∑ x i∑  y i

11∑  xi2−(∑ x i )

2  =0.1342

b=∑ x i

2∑  y i−∑ x i∑ x i y i

11∑ x i

2−(∑  xi )2  =24.013

 

TAREA:

1. ¿Cuál es la razón de ue en esta e!"eriencia la tem"eratura n# llegue a100$C%

a razón es que en el lugar donde se realizó esta experiencia la presión atmos#%ricano es *atm por lo tanto el agua !ier(e a menos de *33GH.

&. Para el cas# del agua' a"r#!imadamente a "artir de $C la gráfca detem"eratura *s tiem"# de+a de tener una tendencia lineal. ¿P#r u,%

&l cam"io de tendencia de la gráca se de"e a que a partir de esa temperatura elagua está muy cerca de llegar al punto de e"ullición por lo que las mol%culas seencuentran con mayor energía.

3. ¿-u, signifcad# tiene la cur*a del agua ue c#ntiene la mitad de masadel agua de la anteri#r cur*a%

'ignica que cuando menor es la masa mayor es la pendiente, esto implica a su (ezque requiere menor fujo caloríco.

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. C#m"are l#s tama/#s de inter*al#s de tem"eratura "aram=600 g y m=300g .

'e o"ser(a que el inter(alo de (ariación de temperatura para la mitad de la masa esmayor ya que se calienta con mayor rapidez de"ido a que contienen menormol%culas de agua y %stas adquieren energía rápidamente.

TÍTULO: ANÁLISIS DEL TRANSPORTE DEL CALOR EN /LUIDOS8

RESUMEN:

De la experiencia realizada se demostró que el permanganato de sodio que lacorriente de agua (iaja en #orma de espirales desde la esquina del #ondo del (aso!acia todo el (aso.Además se !izo el estudio de la acción de una llama so"re un espiral de papel,demostrándose que el espiral gira de"ido a que la llama del mec!ero genera unacorriente ascendente. 4am"i%n se demostró que siempre en la con(ección de líquidos, el líquido asciendedesde una zona caliente a otra menos caliente.

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INTRODUCCIÓN:

&n el presente in#orme se analizará la con(ecciónpara fuidos. 0ara ello de"emos denir en que

consiste el t%rmino con(ección.C2CC45:

&s la manera más eciente de propagación decalor, se da en los fuidos. In fuido cálido, pordi#erencia de densidades, asciende !aciaregiones menos calientesJ por compensaciónun fuido #río desciende a tomar su lugarJ si continKaasí este mo(imiento, da lugar a la #ormación dec%lulas con(ecti(as. &jemplo, cuando el agua!ier(e se #orman "ur"ujas )regiones calientes+ que ascienden !acia regiones menoscalientes, las c%lulas con(ecti(as.

o que se "usca al realizar esta experiencia es o"ser(ar el transporte de calor enfuidos, para ello se !ará uso de agua caliente con cristales de permanganato.

MÉTODO EXPERIMENTAL:

0ara esta experiencia es necesario contar con los siguientes equipos y materiales: unsoporte uni(ersal y una pinza )de donde se suspenderá la !oja de espiral+, un (asode precipitado )que contendrá agua con permanganato de potasio+, una cuc!ara conmango de espátula )para agregar el permanganato+, !ilo )para colgar el espiral+, unmec!ero de 1unsen )para calentar el agua y para que la llama del mec!ero !agagirar al espiral+.

&l procedimiento consta de dos partes:

Primera Parte:

&n esta parte de la experiencia se (ierte agua en el (aso de precipitado y luego sea$aden cristales de permanganato de potasio por el "orde del (aso, se coloca lallama de"ajo del "orde in#erior del (aso, y se o"ser(a el recorrido del aguacoloreada. L"ser(ar la 2ig.*

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2ig.*

Segunda Parte:

&n esta segunda parte de la experiencia se o"ser(ará la reacción de la !oja enespiral ante la acción de una llama "aja del mec!ero, que de"e estar a una distanciade *6cm aproximadamente.'e o"ser(ará el giro del espiral. L"ser(ar la 2ig.

2ig.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

&n este punto se mostrarán los resultados de las dos partes de la experiencia.De la primera parte de la experiencia se o"ser(ó que el agua coloreada al calentarseparte desde el "orde in#erior del (aso en #orma de espiral ascendiendo por todo el(aso como se muestra en la 2ig.*.

De la segunda parte, se o"tiene que la llama del mec!ero !ace girar la !oja enespiral de"ido a que la llama genera una corriente ascendenteJ al retirar la llama, elespiral gira en sentido contrario al giro anterior.

CONCLUSIONES:

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; De la experiencia realizada se concluye que por e#ecto de la llama de mec!ero, lacual genera una corriente ascendente, el espiral gira so"re su propio eje.

; Además se concluye que la con(ección de fuidos se "asa en que el fuidoasciende de una zona caliente a otra menos caliente, como se o"ser(ó con elagua coloreada con permanganato.

; 4am"i%n se concluye que el agua coloreada caliente asciende en #orma de espiralpor todo el (aso de precipitado.

RECOMENDACIONES:

'e recomienda no utilizar muc!a cantidad de permanganato de potasio, parapoder o"ser(ar "ien el #enómeno.

 4am"i%n se recomienda mantener el espiral a una distancia de *6 o 3cm de lallama del mec!ero para e(itar que se queme el papel.

'e recomienda además recortar cuidadosamente el espiral y atarlo "ien con el!ilo a la pinza uni(ersal, para o"ser(ar "ien el #enómeno.

RE/ERENCIAS:

<*= ey(a >a(eros, um"erto ?2ísica@ 4omo . &d. Bos!era 33*

<= Cojas 'alda$a, Aus"erto ?2ísica@ 4omo . &d. 'an Barcos 33

!ttp:MMes.NiEipedia.orgMNiEiMHirculaciOH/O1/nPatmos#OH/OA9rica

E9ALUACIÓN:

1. 4n*estigue e!"liue c#ncisamente s#7re la circulación #c,an# 8atmós9era.

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a %r,3!% !$')#;<r%! es un mo(imiento del aire atmos#%rico a gran escala y, junto con la circulación oceánica,* el medio por el que el calor se distri"uye so"re lasupercie de la 4ierra. 'in em"argo, !ay que tener en cuenta que aunque el papelde las corrientes oceánicas es más peque$o de acuerdo con su (olumen encomparación con el de la circulación atmos#%rica, su importancia en cuanto al fujode calor entre las distintas zonas geoastronómicas es muy grande, por la nota"ledi#erencia de densidad entre la atmós#era y las aguas oceánicas que ocasiona que elcalor especíco transportado por un mQ de agua oceánica sea muy superior al que

puede desplazar un mQ de aire.

a circulación atmos#%rica (aría ligeramente de a$o en a$o, al menos a escaladetallada, pero la estructura "ásica permanece siempre constante. 'in em"argo, lossistemas atmos#%ricos indi(iduales ;depresiones de media latitud o c%lulascon(ecti(as tropicales; ocurren aparentemente en #orma aleatoria y está aceptadoque el tiempo meteorológico a escala local o regional no se puede pronosticar másallá de un "re(e período: quizá un mes en teoría o )actualmente+ so"re diez días enla práctica. >o o"stante, la media de estos sistemas ;el clima; es muy esta"le.

&. ¿-u, sucede en nuestr# medi# durante el 9enómen# del ni/#%

&ste #enómeno consiste en un cam"io en los patrones de mo(imiento de lascorrientes marinas en la zona intertropical pro(ocando, en consecuencia, unasuperposición de aguas cálidas procedentes de la zona del !emis#erio norteinmediatamente al norte del ecuador so"re las aguas de emersión muy #rías que

caracterizan la corriente de um"oldtJ esta situación pro(oca estragos a escalazonal )en la zona intertropical+ de"ido a las intensas llu(ias, a#ectandoprincipalmente a Am%rica del 'ur, tanto en las costas atlánticas como en las del0acíco.

as consecuencias de este #enómeno climático lle(a a regiones aleatorias deAm%rica del 'ur a:

Disminución de la intensidad de la corriente de um"oldt.

0%rdidas pesqueras en ciertas especies e incremento en otras.

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ntensa #ormación de nu"es generadas en la zona de con(ergenciaintertropical.

0eriodos muy !Kmedos.

1aja presión atmos#%rica.

Feneración de !uaicos )Alu(iones+

0%rdidas agrícolas.

&n Iruguay este #enómeno suele dejar precipitaciones por encima de lonormal principalmente en la 0rima(era;Rerano y a la postre inundaciones de losprincipales ríos.

Hondiciones de &l >i$o. a corriente de Sagua calienteS (a !acia la costa sudamericana.

Ausencia de mo(imientos de agua #ría incrementan el calentamiento.

3. ¿-u, s#n l#s *ient#s alisi#s% ¿-u, 9enómen#s l#s "r#ducen%

os (ientos alisios son un #enómeno meteorológico que !ace re#erencia al clima "ajola infuencia de &l >i$o y a >i$a. Huando las corrientes del oc%ano y del airecam"ian, tam"i%n se produce una fuctuación de la temperatura del agua deloc%ano. &l >i$o ocurre cuando los (ientos alisios soplan con menor intensidad y lastemperaturas del oc%ano se (uel(en más cálidas.

os "%&$)# !3%#%)# soplan de manera relati(amente constante en(erano )!emis#erio norte+ y menos en in(ierno. Hirculan entre los trópicos, desde los/3;/6G de latitud !acia el ecuador. 'e dirigen desde las altas presionessu"tropicales, !acia las "ajas presiones ecuatoriales. &l mo(imiento de rotación de la 4ierra des(ía a los alisios !acia el oeste, y por ello soplan del nordeste al sudoeste enel !emis#erio y del sudeste !acia el noroeste en el !emis#erio sur.

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. Se sa7e ue el S#l está c#nstituid# "#r di*ers#s gases' in*estigar cóm##curre el trans"#rte de energa a tra*,s de ,l.

&xiste una región denominada con(ecti(a que seextiende por encima de la zona radiante, y en ella losgases solares dejan de estar ionizados y los #otonesson a"sor"idos con #acilidad y se con(ierten en unmaterial opaco al transporte de radiación. 0or lo tanto,el transporte de energía se realiza por con(ección, demodo que el calor se transporta de manera no!omog%nea y tur"ulenta por el propio fuido. osfuidos se dilatan al ser calentados y disminuyen

su densidad. 0or lo tanto, se #orman corrientes ascendentes de material desde lazona caliente !asta la zona superior, y simultáneamente se producen mo(imientosdescendentes de material desde las zonas exteriores #rías. Así, a unos 33 333 Em"ajo la #otos#era del 'ol, el gas se (uel(e opaco por e#ecto de la disminución de latemperaturaJ en consecuencia, a"sor"e los #otones procedentes de las zonasin#eriores y se calienta a expensas de su energía. 'e #orman así seccionescon(ecti(as tur"ulentas, en las que las parcelas de gas caliente y ligero su"en !astala #otos#era, donde nue(amente la atmós#era solar se (uel(e transparente a laradiación y el gas caliente cede su energía en #orma de luz (isi"le, y se en#ría antes

de (ol(er a descender a las pro#undidades. &l análisis de las oscilaciones solares !apermitido esta"lecer que esta zona se extiende !asta estratos de gas situados a lapro#undidad indicada anteriormente. a o"ser(ación y el estudio de estasoscilaciones solares constituyen el campo de tra"ajo de la !eliosismología.

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I>R&C'DAD >AHL>A BATLC D& 'A> BACHL'Ini(ersidad del 0erK, D&HA>A D& ABUCHA

2AHI4AD D& H&>HA' 2V'HA'

A1LCA4LCL D& 2V'HA

LWA D& &RAIAHX> D& &Y0&C&>HA D& A1LCA4LCL

a"oratorio: >G7 Análisis del calor a"sor"ido y disipado en líquidos, T Análisis deltransporte en fuidos

Alumno: 2igueroa Ayala, 1ranco Wos% Hódigo: **33**8 &.A.0: 3.

Frupo: Wue(es

orario: 7;*3 2ec!a: 7 Z 35 Z *

Cr%$&r%)#P,$)#

A8 P3!%f!%4& 3!

A.*. Denición del pro"lema de in(estigación y#ormulación de !ipótesisA.. 'elección, manipulación y dise$o de m%todo para

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%"&#$%7!%

el control de (aria"lesA./. Dise$o de un m%todo de o"tención de datos yselección de equipo y materiales apropiados

B8 R&)3&% 4&3! %;)r'!%

1.*. L"tención y registro de datos "rutos

1.. Lrganización y presentación de datos "rutos

C8 Aá3%#%# 4& 3!%;)r'!%= SU

(r)&#!'%&$) 5(r&#&$!%

H.*. 0rocesamiento de datos "rutos

H.. 0resentación de los datos procesados

D8 C)3,#% 5E"!3,!%

D.*. &xtracción de conclusionesD.. &(aluación de procedimientos y resultadosD./. Bejora de la in(estigación

NOTA DEL IN/ORME