Calor Absorbido / Disipado y Conveccin

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERA ELECTRNICA, ELCTRICA Y TELECOMUNICACIONES

Laboratorio de Fsica II

Calor Absorbido / Disipado y ConveccinOctavo InformeINTEGRANTES:Cueto Salazar, Jessica Martiza 14190134Ysa Roque, Ral 14190112Sanchez Castaeda, Omar 13109112Ramirez Montes, Luis 14190021Villagaray Villagaray, Piero 14190268PROFESOR:Lic. M. Castillo.CURSO: Laboratorio de Fsica II.CICLO:03.2015

Calor Absorbido / Disipado y Conveccin:

I. OBJETIVO:

II. MATERIALES / EQUIPOS:

III. FUNDAMENTO TERICO:

IV. PROCEDIMIENTO:

Montaje 1: CALOR ABSORBIDO / DISIPADO:

1. Monte el equipo, como muestra el diseo experimental.2. Coloque 400g. de agua en el vaso prex a temperatura ambiente.3. Encienda el mechero. Mantenga el flujo de calor constante durante toda la experiencia. La llama no debe ser muy fuerte ni estar muy cerca al vaso.4. Agite el agua previamente y lea la temperatura cada 30s hasta llegar al punto de ebullicin. Anote los datos en la Tabla N1.

TABLA 1 (mH2O = 400g)Temperatura inicial = 22C

t (min)T (C)t (min)T (C)t (min)T (C)t (min)T (C)

0.5246.54612.56718.583

1.029.57.05013.06919.084

1.5317.55113.57019.585

2.0328.05314.07220.086

2.5338.55414.57320.587

3.0349.05515.07421.088

3.5359.55615.57521.590

4.03810.05816.07622.592

4.53910.56016.57823.094

5.04111.06217.07923.596

5.54311.56417.580

6.04512.06518.081

5. Repita los pasos (1) al (4) bajo las mismas condiciones anteriores; pero ahora para la mitad de la cantidad de agua que la anterior. Anote los datos en la Tabla 2.Tabla 2 (mH2O = 200g)Temperatura inicial = 22C

t (min)T(C)t (min)T(C)t (min)T(C)t (min)T(C)

0.5323.5516.5709.586

1.0354.0557.07210.088

1.5374.5587.57710.590

2.0425.0618.07911.094

2.5455.5638.58111.596

3.0486.0669.08312.099

6. Grafique la variacin de temperatura T versus el tiempo t, para los dos casos anteriores. Tabla 1:

Tabla 2:

7. Determine la ecuacin de la grfica por el mtodo de mnimos cuadrados, considerando la temperatura hasta 75C. Hallando m:0.271 Hallando b:6.55y= 0.271x+6.55

La ecuacin de la grfica de la Tabla 1 es:T= 0.271t+6.55

De los grficos cmo identificara el lquido que tiene mayor masa?Para poder identificar cul de las dos rectas del grafico pertenecen al lquido cuya masa es de 400 g, analizaramos de la siguiente manera: si tenemos dos muestras de la misma sustancia, la primera tiene mayor masa que la segunda y si a ambas muestras la calentamos con las mismas condiciones (misma intensidad de fuego, misma presin, e igual distancia del mechero a la base del recipiente) notaremos que la muestra cuya masa es menor, hervir ms rpido que la otra muestra de mayor masa. Entonces en la grfica, la de mayor masa ser la que emplee ms tiempo en llegar a la misma temperatura.

8. Vierta esta agua caliente en la probeta graduada hasta 200 ml. Luego virtalo en el vaso de espuma de poliuretano. Coloque un termmetro en el vaso de espuma y tome la temperatura del agua cada 10s durante 4 minutos. Anote los datos en la tabla 3.

TABLA 3t (seg)T(C)t (seg)T(C)t (seg)T(C)t (seg)T(C)

1097709213088.519084.7

2095809114087.520084

3094.59090.51508721084

4093.51009016086.522083.8

509311089.51708623083

6092.5120891808524082.5

9. Seque el cubo de hielo con una toalla de papel e introdzcalo en el agua.10. Contine tomando la temperatura cada 10s, hasta 4 minutos despus que el cubo de hielo haya fundido. Anote los datos en la tabla 4.

TABLA 4t (seg)T(C)t (seg)T(C)t (seg)T(C)t (seg)T(C)

10717067.513066.519065.2

20708067.414066.420065.1

30699067.315065.921064.8

40681006716065.722064.5

5067.911066.817065.523064

6067.712066.618065.324063.5

Determine el volumen final de agua. Qu masa tena el agua originalmente?Qu masa tena el hielo originalmente?

Explique cmo determinamos estas masas:Estas masas se determin por medio del volumen medido en laboratorio, adems sabemos que la densidad del agua es 1 g/mL por lo tanto se obtiene que la masa de tabla N 4 es 199.1 g, por otra parte la masa del hielo le hemos obtenido por medio de la balanza de tres brazos.

11. Haga una grfica de T versus t.

Calcule la cantidad total de calor perdida por el agua mientras el cubo de hielo se funda.

Montaje 2 Conveccin (Agua):1. En el vaso de precipitados vierta alrededor de 400ml de agua.2. Por el borde del vaso de precipitados deje caer en el agua algunos cristales de Permanganato de potasio.3. Con la llama baja coloque el mechero debajo del borde inferior del vaso de precipitados.4. Mientras se calienta, observe atentamente el agua coloreada. El Permanganato de potasio combinado con el agua modela el movimiento del lquido que es producido por la transferencia de calor por conveccin, donde las capas inferiores que estn ms en contacto con el mechero aumentan su volumen y disminuyen su densidad, por lo cual asciende la columna del lquido, mientras que las capas superiores, que estn fras, se mueven hacia abajo.

Montaje 3 Conveccin (Aire)1. Desglose la hoja con las figuras de espirales y recorte cuidadosamente.2. Haga un nudo en el sedal y pselo por un orificio previamente hecho en el centro del espiral.3. Encienda el mechero con una llama baja.4. Cuelgue la espiral entre los 15 y 20 cm por encima del mechero.5. Observe atentamente el fenmeno. Anote sus impresionesCuando la espiral es colocada sobre el mechero, el aire que est cerca del fuego recibe calor, por consiguiente, el volumen de esta capa de aire aumenta y por eso su densidad disminuir, haciendo que se desplace hacia arriba por la espiral para que sea reemplazado por aire menos caliente y ms denso que viene de la regin superior, este proceso continua con una circulacin de masas de aire ms caliente hacia arriba y de masas de aire frio hacia abajo este aire en movimiento mover la espiral haciendo que entre en rotacin.Si la espiral estuviera confeccionada del otro sentido, el giro seria el mismo? Por qu?No porque el aire que es empujado hacia la espiral girara en el sentido que est confeccionada la espiral, pudiendo ser en sentido horario o antihorario.

6. Seale tres ejemplos en los que observe este fenmeno.a. La generacin de vientos.b. Tornados.c. Ciclones.

V. EVALUACIN1.2.3.4.

5. Qu relacin existe entre las pendientes de las diferentes grficas y la cantidad de calor absorbida para los diferentes casos? De las grficas se puede observar que: A mayor pendiente se necesita mayor cantidad de calor para hacer llegar al agua a su punto de ebullicin.

6. Investigue y explique sobre la conveccin forzada, de ejemplos de aplicacin.En la conveccin forzada, los resultados del movimiento de fluidos de las fuerzas de superficie externos, como un ventilador o una bomba.La conveccin forzada se usa tpicamente para aumentar la tasa de intercambio de calor. Muchos tipos de mezclar tambin utilizan conveccin forzada para distribuir una sustancia dentro de otro. La conveccin forzada tambin se produce como un subproducto de otros procesos, tales como la accin de una hlice en un fluido de calentamiento o aerodinmica. Sistemas de radiadores de fluidos, y tambin de calefaccin y refrigeracin de las partes del cuerpo por la circulacin de la sangre, son otros ejemplos familiares de conveccin forzada. La conveccin forzada puede ocurrir por medios naturales, tales como cuando el calor de un incendio provoca la expansin de flujo de aire mayor de aire y por este medio. En micro gravedad, dicho flujo, junto con la difusin es el nico medio por el que los incendios son capaces de dibujar en oxgeno fresco para mantenerse. La onda de choque que transfiere el calor y la masa de explosiones es tambin un tipo de conveccin forzada. A pesar de conveccin forzada de la expansin trmica de gas en gravedad cero no alimentar el fuego, as como la conveccin natural en un campo de gravedad, algunos tipos de conveccin forzada artificial son mucho ms eficientes que los de conveccin libre, ya que no estn limitados por mecanismos naturales. Por ejemplo, un horno de conveccin funciona por conveccin forzada, como un ventilador que circula rpidamente el calor de las fuerzas de aire caliente en el alimento ms rpidamente de lo que sera naturalmente ocurrir debido al calentamiento simple, sin el ventilador. Es decir una de las aplicaciones ms prcticas de la conveccin forzada son la de calefaccin mediante ventiladores, o bombas.

7. Los motores automotrices no pueden refrigerarse por si solos. Qu sistema usan y que principio de propagacin usan para disipar la energa calorfica?.Usa el principio de conveccin, Es el ms empleado. La circulacin del refrigerante, es impulsada a travs de una bomba centrfuga, pasa por los cilindros del bloque motor, luego por la culata, y finalmente por el radiador, donde tiene lugar el enfriamiento. Al circular el refrigerante por el panel del radiador, intercambia el calor con el aire de la marcha, o forzado por un ventilador. El lquido refrigerado regresa al motor donde comienza nuevamente el ciclo. La bomba es accionada generalmente mediante correas y poleas, que, en algunos casos, tambin hacen girar el ventilador. En los sistemas ms modernos, el ventilador es movido por un motor elctrico comandado por un termo contacto, y entra en funcionamiento slo cuando la temperatura del lquido lo requiere. El sistema consta de un depsito que sirve para almacenar el refrigerante y como eventual vaso de expansin. Tambin es habitual encontrar un circuito paralelo utilizado para la calefaccin del vehculo

8. En las minas subterrneas se presenta el problema de la circulacin de aire. Investigue que sistema usan y con qu principio fsico se desarrollan.La ventilacin de una mina puede ser soplante o aspirante. En la soplante el ventilador impulsa el aire al interior de la mina o de la tubera. En el caso de aspirante el ventilador succiona el aire del interior de la mina (o la tubera) y lo expulsa al exterior. En Europa, el ms habitual es que la ventilacin principal sea aspirante. El aire limpio entra por una (o varias) de las entradas de la mina y el aire viciado tras recorrer la mina es aspirado por el ventilador principal. Se desarrollan a travs del principio de conveccin ya que el aire fresco baja, mientras que el aire caliente sube y al subir es aspirado por el aspirante.

9. Se sabe que el Sol est constituido por diversos gases, investigue usted cmo ocurre el transporte de energa a travs de l.El transporte de energa se realiza por conveccin, de modo que el calor se transporta de manera no homognea y turbulenta por el propio fluido en la zona convectiva. Los fluidos en esta zona se dilatan al ser calentados y disminuyen su densidad, por ende, se forman corrientes ascendentes de material de la zona caliente cercana a la zona de radiacin hasta la zona superior y simultneamente se producen movimientos descendentes de material desde las zonas exteriores fras.

VI. CONCLUSIONES / RECOMENDACIONES:

VII. BIBLIOGRAFIA