Equivalencia Calor-Trabajo

Equivalencia Calor-Trabajo

Laboratorio de Termodinámica

Práctica 7: Equivalencia Calor-Trabajo
* Objetivos:
Comprender el concepto de energía y cada una de las formas en la que se hace presente, ya sea para realizar un trabajo transformándose en energía cinética o potencial, y en calor.
* Cuestionario Previo:

1. Dentro de las formas de manifestación de la energía se encuentranla energía térmica y la energía mecánica, defínelas y da sus unidades.
Energía térmica: se denomina energía térmica a la fuerza liberada en forma de calor, se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a bajas temperaturas tendrá menos energía térmica que otro que este a mayor temperatura. Sus unidades son cal, J, erg, etc.
Energía mecánica: es la energía que sedebe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa para efectuar un trabajo.

2. ¿Existe alguna relación entre la conservación de la energía y el equivalente mecánico del calor?
Sí, porque al decir que la energía no se crea ni se destruye y sólo se transformaestamos dando un ejemplo de ello al enunciar el concepto de equivalente mecánico del calor, que es la cantidad de calor que produce una cantidad de energía (ya sea cinética o potencial) dada; es decir, que el trabajo se transforma en calor.

3. ¿Qué es un calorímetro a presión constante, volumen constante y temperatura constante? ¿Para qué se usan?
Presión constante Cp : Cp=Qp/dT ;Cp dependede P yT
Volumen constante Cv: Cv =Qv/dT Cv depende de VyT
Donde QP y Qv son las cantidades elementales de calor intercambiados a presión y volumen constantes respectivamente.

4. ¿Qué es la constante de un calorímetro? ¿Para qué se usa? ¿Cómo se determina?

5. ¿Qué es el equivalente mecánico del calor?

La cantidad de calor correspondiente a una cantidad dada de energía cinética(movimiento) o potencial (elevación o descenso de un cuerpo) es llamada equivalente mecánico del calor (relación entre calorías y joules).

* Resultados
Primera Parte
Masa del Agua Fría (mf) | 100 g |
Masa del Agua Caliente (mc) | 100 g |
Calor específico del agua(CAgua) | 1 cal/g°C |
Temperatura del Agua Fría (Өf) | 21.8 °C |
Temperatura del Agua Caliente (Өc) | 75.0 °C |

DatosExperimentales |
A Condiciones Ambientales | Mezcla |
Tiempo (min) | Өinicial (°C) | Tiempo (min) | Өinicial (°C) |
0.5 | 21.8 ° C | 5.5 | 43.8 ° C |
1 | 21.8 ° C | 6 | 43.2 ° C |
1.5 | 21.8 ° C | 6.5 | 42.9 ° C |
2 | 21.8 ° C | 7 | 42.4 ° C |
2.5 | 21.8 ° C | 7.5 | 41.9 ° C |
3 | 21.8 ° C | 8 | 41.5 ° C |
3.5 | 21.8 ° C | 8.5 | 41.2 ° C |
4 | 21.8 ° C | 9 | 41.0 ° C |
4.5 | 21.8° C | 9.5 | 40.8 ° C |
5 | 21.8 ° C | 10 | 40.6 ° C |

Өinicial (°C) del Agua a Condiciones Ambientales | Өinicial (°C) en la mezcla | K dewar |
21.8 ° C | 43.8 ° C | 41.81 |
21.8 ° C | 43.2 ° C | 48.6 |
21.8 ° C | 42.9 ° C | 52.13 |
21.8 ° C | 42.4 ° C | 58.25 |
21.8 ° C | 41.9 ° C | 64.67 |
21.8 ° C | 41.5 ° C | 70.05 |
21.8 ° C | 41.2 ° C | 74.22 |
21.8 ° C | 41.0 ° C |77.08 |
21.8 ° C | 40.8 ° C | 80.00 |
21.8 ° C | 40.6 ° C | - |

1. Con los datos obtenidos, trazar una gráfica de temperatura vs. tiempo. Con ayuda de esta
gráfica, determinar la temperatura inicial del agua fría, θf, y la temperatura de equilibrio, θeq.

2. ¿Cómo se calcula la variación de temperatura (en la determinación de la constante del
calorímetro? ¿Por qué?

3. Calcular laconstante del calorímetro (Dejar) Kdewar.

Segunda Parte

Voltaje | 129.0 V |
Resistencia | 29.5 Ω |
Masa de Agua | 300 ml |

Datos Experimentales | Hoja de Cálculo |
Tiempo (s) | T inicial (°C) | T final (°C) | ∆T (°C) | Trabajo Eléctrico (J) | Calor Absorbido (cal) | Equivalencia Calor-Trabajo (J/cal) |
10 | 22.7 °C | 23. 7 °C | 1 °C | 5641.02 J | 345.2 cal | 16.34 J/cal |
20 |...