Guia laboratorio fii 2017

UUUUNNNNIIIIVVVVEEEERRRRSSSSIIIIDDDDAAAADDDD NNNNAAAACCCCIIIIOOOONNNNAAAALLLL MMMMAAAAYYYYOOOORRRR DDDDEEEE SSSSAAAANNNN MMMMAAAARRRRCCCCOOOOSSSS
Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FÍSICA INTERDISCIPLINARIA
LABORATORIO DE CALOR, TERMODINÁMICA, FLUIDOS Y ONDAS
MMMM
AAAA LLLLAAAABBBBOOOORRRRAAAATTTTOOOORRRRIIIIOOOO
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA INTERDISCIPLINARIA
LABORATORIO DE
“CALOR, TERMODINÁMICA, FLUIDOS Y ONDAS”
Decano
Mg. MÁXIMO POMA TORRES
Coordinador del Departamento Académico de Física Interdisciplinaria
Mg. Lucas Alvarado Pinedo
Jefe del Laboratorio de “CALOR, TERMODINÁMICA, FLUIDOS Y ONDAS”
Lic. Pablo Ciro Alarcón Velazco
Adjuntos de Laboratorio de “CALOR, TERMODINÁMICA, FLUIDOS Y ONDAS”
Lic. Andrés Díaz Sandoval
Lic. María Luisa Cerón Loayza
MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II – ONCEAVA EDICIÓN
Editores Pablo Alarcón Velazco
José Carlos Eche Llenque
Luis Salazar De Paz
Vanessa Navarrete Sotomayor
Revisión: Pablo Alarcón Velazco
Eusebio Torres Tapia
Cesar Aguirre Céspedes
Andrés Díaz Sandoval
Fanny Morí Escobar
Miriam Mejía Santillán
Marco Merma Jara
Lima, Marzo del 2017

2
CONTENIDO
Experiencia N° 01 Constantes Elásticas 3
Experiencia N° 02 Experiencia de Melde 8
Experiencia N° 03 Oscilaciones 13
Experiencia N° 04 Densidad de los Sólidos y Líquidos 17
Experiencia N° 05 Tensión Superficial 22
Experiencia N° 06 Viscosidad 28
Experiencia N° 07 Dilatación Térmica de Sólidos y Líquidos 32
Experiencia N° 08 Conducción de calor en metales 39
Experiencia N° 09 Calor Absorbido/Disipado y Convección 44
Experiencia N° 10 Cambio de Fase de la Naftalina 53
Experiencia N° 11 Calor Específico 56
Experiencia N° 12 Velocidad del Sonido 59
Apéndice 65
Bibliografía 67

LABORATORIO DE FÍSICA II – 11ª Edición DAFI – FCF – UNMSM
EXP. N° 01 - CONSTANTES ELÁSTICAS 3
CCOONNSSTTAANNTTEESS EELLÁÁSSTTIICCAASS
EXPERIENCIA N° 01
I. OBJETIVO
• Observar las características y condiciones de un resorte en espiral.
• Determinar la constante elástica del resorte en espiral.
II. MATERIALES / EQUIPOS
2 Soporte universal 1 Resorte en espiral de acero
1 Regla graduada de 1m de longitud 1 Juego de pesas más portapesas
1 Regla metálica de 60cm de longitud 2 Sujetadores (nuez o clamp)
1 Balanza de precisión de 3 ejes 1 varillas cuadradas de metal
1 pinza
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Los sólidos cristalinos, en general, tienen una característica fundamental denominada
“Coeficiente elástico”, que aparece como consecuencia de la aplicación de fuerzas
externas de tensión o compresión, que permiten al cuerpo de sección transversal
uniforme, estirarse o comprimirse.
Se dice que un cuerpo experimenta una deformación elástica, cuando recupera su
forma inicial al cesar la fuerza que la produjo. Para poder comprobar este hecho
notable, usaremos un resorte en espiral, al cual aplicaremos masas sucesivas y de
acuerdo a la Ley de Hooke:
F = -κ x
Hallaremos su constante elástica “k”, la cual se
obtendrá como la pendiente de la gráfica F vs x,
donde F es la fuerza aplicada y x el estiramiento
del resorte en espiral desde su posición de
equilibrio.
Las características elásticas de un material
homogéneo e isotrópico quedan completamente definidas si se conocen las constantes
elásticas: Módulo de Young (E) y el Coeficiente de Poisson (σ)
Cuando se flexiona una varilla, experimenta un alargamiento por su parte convexa y
una contracción por la cóncava. El comportamiento de la varilla está determinado por
el módulo de Young del material de que está hecha, de modo que el valor de dicho
módulo puede determinarse mediante experimentos de flexión.
Utilizaremos una regla metálica, de sección transversal rectangular apoyada sobre dos
extremos. Si se aplica una fuerza vertical (F) en el punto medio de la regla, la
x(m)
∆F
∆x
F(N) k=cte.=pendiente=∆F/∆x

deformación elástica que esta experimenta es un descenso de dicho punto, llamada
flexión (s), que por la ley de Hooke, es proporcional a la fuerza aplicada:
s = κ F
siendo k, la constante elástica que depende de las dimensiones geométricas de la
varilla y del módulo de Young (E) del material:
F
ab
L
E
s 3
3
4
1
=
siendo: L la longitud de la varilla
a: el ancho de la varilla
b: la altura o espesor de la misma
Si F se mide en N. Y todas las longitudes en mm, entonces el módulo de Young se
expresará en N/mm2
.
IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1
Monte el equipo, como muestra el diseño experimental.
1. Utilice la balanza para determinar los valores de las
masas del resorte y del portapesas.
¿Cree Ud. que le servirán de algo estos valores?
¿Por qué?
..................................................................................
..................................................................................
............................................................................
2. Cuelgue al resorte de la varilla y anote la posición de su extremo inferior.
Posición 1: ……………..
3. Coloque el portapesas en el extremo inferior del resorte y anote la posición
correspondiente.
4. Coloque una pesa pequeña [ ]kgm ......= en el portapesas y anote la posición
correspondiente.
Marque con un aspa cuál será en adelante su posición de referencia.
¿Por
qué considera dicha posición? ........................................................
M m (Resorte) = ………
m (Porta pesas) = ……….
1 2 3

5. Adicione pesas a el portapesas, cada vez de mayores masas. En la Tabla 1 anote
los valores de las posiciones 1x correspondientes (incluida la posición de
referencia).
6. Retire una a una las pesas del portapesas. Anote las posiciones 2x
correspondientes y complete la tabla 1.
Recuerde que,
2
21 xx
x
+
=
donde: 1x es la longitud cuando aumenta el peso
2x es la longitud cuando disminuye el peso
Grafique la magnitud de la fuerza F versus la elongación media x .
Aplicando el método de mínimos cuadrados encuentre la curva de mejor ajuste.
(Pegue aquí su gráfica, incluyendo los mínimos cuadrados)
Interprete físicamente la curva que encontró.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
Determine la constante elástica k del resorte;
k = ……………….
Tabla 1
N° m (kg) 1x (m) 2x (m) x (m) F (N) K(N/m)
1
2
3
4
5
6
7
MONTAJE 2
Monte el equipo, como muestra el diseño experimental.
1. Mida las dimensiones geométricas de la regla metálica:
Longitud (L): …………………………
Ancho (a): …………………………
Espesor (b): ………………………..
2. Coloque la regla metálica en posición horizontal, apoyándola
de modo que las marcas grabadas cerca de los extremos de
esta descansen sobre las cuchillas.
3. Determinar la posición inicial del centro de la varilla con
respecto a la escala vertical graduada.

Posición inicial: ………………………………
4. Vaya cargando gradualmente la varilla, por su centro, y midiendo las flexiones
correspondientes (s’). Anote los resultados en la tabla 2.l
5. Una vez que considere haber obtenido una deformación suficiente, descargue
gradualmente la varilla, midiendo y anotando las flexiones correspondientes (s’’)
6. Con los resultados obtenidos, calcule el valor promedio de los pares de s’ y s’’ para cada
carga. Anote en la Tabla 2.
Tabla 2
N°
Carga
m (kg)
s’
(mm)
s’’
(mm)
s
(mm)
1
2
3
4
5
6
7
Dónde : s es el promedio de s` y s”
V. EVALUACIÓN
1. Con los datos de la tabla 1, determinar la constante elástica en forma
analítica.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
2. Graficar en papel milimetrado F(N) vs x(m) y calcular gráficamente la
constante elástica.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
3. Usando los datos de la tabla 1 calcular la constante elástica por el método de
mínimos cuadrados.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
4. Hallar el Error porcentual (E%), considerando como valor teórico el valor de la
constante elástica hallada por el método de mínimos cuadrados.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
5. Determinar el Keq para resortes colocados en serie y paralelo respecto a una masa.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………

6. Analice la razón existente de la diferencia de la constante elástica de dos
diferentes resortes en espiral.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
7. Analizar y verificar la diferencia existente entre un muelle tipo espiral y un muelle
tipo laminar o de banda.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
8. ¿Por qué el esfuerzo a la tracción es positivo y el esfuerzo a la compresión
es negativo?
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
9. Analice las fuerzas de cohesión y fuerzas de adherencia. Dé ejemplos
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
10. Determine para la regla metálica el valor del módulo de Young (E) en N/m2
.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….…
…………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………
11. ¿Cuánto vale la energía elástica acumulada en esta barra en la máxima
deformación?
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….…
…………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………
VI. CONCLUSIONES
………………………...........….………………………………………………………………………...........….…………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
EXPERIMENTO N° 01
CONSTANTES ELÁSTICAS
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

LABBORATORIO DE FISICA II – 11ª Edición DAFI - FCF - UNMSM
EXP N° 02 EXPERIENCIA DE MELDE 8
MOVIMIENTO VIBRATORIO)EXPERIENCIA DE MELDE (
EXPERIENCIA N° 02
Franz Melde (11 marzo 1832 - 17 marzo 1901)
Físico alemán muy conocido por un experimento que realizó sobre las ondas estacionarias. El experimento
de Melde se utiliza para determinar el patrón de las ondas estacionarias, medir la velocidad de una onda
además de reconocer el fenómeno de la interferenciade ondas mecánicas.
I. OBJETIVO
• Determinar experimentalmente la relación entre la tensión en la cuerda y el
número de segmentos de la onda estacionaria.
• Determinar experimentalmente la relación entre la frecuencia de oscilación de la
cuerda y el número de segmentos de la onda estacionaria.
• Calcular la densidad lineal de la cuerda utilizada.
II. EQUIPOS / MATERIALES
String Vibrator
Sine Wave Generator
Cuerda
Varillas
Pies soporte
Polea
Pesas con porta pesas
Regla metálica
Balanza
ONDAS ESTACIONARIAS
Se denomina onda a toda perturbación que se origina en un estado de equilibrio y que
se mueve o se propaga con el tiempo de una región del espacio a otra. En el centro de
este tipo de perturbación no hay un transporte de materia; debe entenderse que es
esta la que se traslada de un punto a otro.
Consideremos un tren de ondas que avanza a lo largo de una cuerda tensa, llega al
extremo de la misma. Si el extremo está sujeto a un soporte rígido tiene que
permanecer evidentemente en reposo. Cada sacudida que llega ejerce una fuerza
sobre el soporte, y la reacción a esta fuerza actúa sobre la cuerda y engendra una
sacudida reflejada que se propaga en sentido contrario. Siempre que no sobrepase el
límite de elasticidad de la cuerda y las elongaciones sean suficientemente pequeñas, la
elongación real en cualquier punto es la suma algebraica de las elongaciones
individuales, hecho que se conoce como principio de superposición. Cuando dos trenes

de onda viajan en dimensiones opuestas, el fenómeno resultante es llamado ondas
estacionarias.
El aspecto de la cuerda en tales circunstancias no pone de manifiesto que la estén
recorriendo dos ondas en sentidos opuestos; dado que en nuestro experimento la
cuerda estará sujeta en ambos extremos. Un tren continúo de ondas, representadas
por senos o cosenos se reflejan en ambos extremos, y como estos están fijos, los dos
han de ser nodos y deben de estar separados por una semi longitud de onda, por lo
cual la longitud de la cuerda puede ser:
..........
2
3,
2
2,
2
λλλ
(1)
En general un numero entero de semi longitudes de onda, es decir, si consideramos
una cuerda de longitud L, se puede origina ondas estacionarias en la cuerda para
vibraciones de diferentes frecuencias, todas aquellas que produzcan ondas de
longitudes 2L/1, 2L/2, 2L/3,…..etc.
De la relación
λ
v
f = (2)
donde v es la velocidad de propagación de la onda
Ahora puesto que v, es la misma para todas las frecuencias los posibles valores de
estas son:
..........
2
3,
2
2,
2 L
v
L
v
L
v
(3)
La frecuencia más baja v/2L se denomina fundamental f1; las otras corresponden a los
armónicos, las frecuencias de estos últimos son, por consiguiente 2f1, 3f1, 4f1,…etc.
Correspondientes al segundo, tercer y cuarto armónico respectivamente.
La densidad lineal de la masa del hilo puede ser medida pesando una cantidad
conocida de longitud del hilo. La densidad lineal será la masa del hilo por unidad de
longitud.
longitud
masa
=µ (4)
Despejando la velocidad de la ecuación (2) y reemplazando las posibles longitudes de
onda correspondiente a las frecuencias de vibración, se tiene:
f
n
L
v
2
= (5)
Donde n representa a cualquier número de longitud de onda

La velocidad de la onda viajando en el hilo también depende de la tensión T en el hilo y
la densidad lineal de hilo, según:
µ
Tv = (6)
Igualando las expresiones (5) y (6), para una misma velocidad y resolviendo para la
tensión, se tiene:
( ) 





= 2
22 1
4
n
fLT µ (7)
El cálculo de la densidad lineal, se puede calcular en una Gráfica T vs 1/n2
, siendo que
la longitud del hilo y la frecuencia de vibración se mantienen constantes. De igual
modo si la tensión se mantiene constante y despejando la frecuencia, se tiene:
n
L
T
f
µ2
4
= (8)
Una Gráfica frecuencia f vs número de antinodos n, resultará en una línea cuya
pendiente puede usarse para calcular la densidad lineal del hilo.
Despejando la densidad lineal
22
2
4 fL
nT ⋅
=µ (9)
IV. PROCEDIMIENTO
Reconozca los equipos y realice el montaje de la figura 01, el equipo es alimentado por
corriente AC, es decir no tiene polaridad. Antes de comenzar verifique que el selector
de amplitud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara en 100 hz, redúzcalo a 5 Hz y
seguidamente coloque el selector de amplitud en el centro de su capacidad.
Fig. 01. Vibrador y generador de ondas.
Seguidamente seleccione la longitud de la cuerda en 1.5 metros y determine la
densidad lineal de la cuerda completando los datos en la tabla 01.

Antes de comenzar verifique que el selector de amplitud se encuentre al mínimo.
Fig. 02. Primer montaje.
Nunca trabaje con el máximo valor de amplitud, puede dañar el generador de funciones.
Trabaje con la pesa de 100 gramos y considerando además la masa del porta pesas,
varíe lentamente la frecuencia hasta encontrar una aparente y afine las mediciones
con el selector fino. Complete la tabla 01.
TABLA 01. Variación de frecuencia a tensión constante.
Armónico (n) 1 2 3 4 5
Frecuencia (Hz)
µµµµ (kg/m)
Longitud de la cuerda (m) Tensión (N)
µµµµ promedio Experimental (kg/m) Error %
µ Teórico (kg/m):
Empiece trabajando con una masa de 400gr y considerar además la masa del
portapesas, la longitud de la cuerda debe ser de 1.2 m, retire las masas hasta ver los
armónicos, llene la tabla 02.
TABLA 02. Variación de tensión y frecuencia constante.
Masa (kg)
Tensión (N)
µµµµ (kg/m)
Longitud de la cuerda (m) Frecuencia Hz
µµµµ promedio Experimental (kg/m) Error %
Ahora determinará la velocidad de la onda estacionaria, con la tabla 3. Seleccione una
cuerda de 1m de longitud y añádale 150 g al porta pesas

TABLA 03. Determinación de la velocidad de onda.
Frecuencia (Hz)
Longitud de onda (m)
Velocidad (m/s)
µµµµ Teórico (kg/m): Tensión
(N)
v teórica
(m/s)
v promedio Experimental (m/s) Error %
V. EVALUACIÓN
1. ¿Qué es una onda estacionaria y como se producen? Cuando la tensión
aumenta. ¿la velocidad de las ondas aumenta, disminuye o permanece igual
cuando la frecuencia se mantiene constante? Explica.
2. Cuando la frecuencia aumenta. ¿la velocidad de las ondas aumenta, disminuye o
permanece igual cuando la tensión se mantiene constante? Explica.
3. ¿Cómo se denomina a los puntos donde las elongaciones resultantes son siempre
nulas?
4. ¿Es posible que una cuerda vibre al mismo tiempo con varias frecuencias?
5. Con los datos de la tabla 4.3 construya un gráfico de c en función de ටࢀࢋ
ࣆൗ
¿Qué concluyes de dicha grafica?
VI. CONCLUSIONES
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
EXPERIMENTO N° 02
EXPERIENCIA DE MELDE
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

EXP. N° 03 – OSCILACIONES 13
OOSSCCIILLAACCIIOONNEESS
EXPERIENCIA N° 03
I. OBJETIVO
• Investigar sobre el movimiento armónico simple (MAS) de cuerpos elásticos.
1 Soporte universal. 1 Resorte de acero.
1 Regla milimetrada. 1 Juego de pesas más portapesas.
1 Balanza digital. 1 Cronómetro.
Un movimiento periódico de un sistema es aquel que se repite continuamente en
intervalos iguales de tiempo. Siempre tiene una posición de equilibrio.
Un movimiento oscilatorio periódico se dice que es armónico cuando la información
que se obtiene en cada oscilación es la misma.
El tiempo que dura una oscilación se llama PERÍODO (T). El número de oscilaciones en
el tiempo es la FRECUENCIA (f). El desplazamiento desde el punto medio de la
trayectoria se denomina ELONGACIÓN (x). La elongación máxima es la AMPLITUD (A).
Un tipo de movimiento oscilatorio lineal resulta cuando la fuerza actuante es opuesta y
proporcional al desplazamiento (recuperadora), esto es, kxF −= (ley de Hooke).
Este tipo de movimiento se denomina armónico simple (MAS).
Cinemática del MAS. Las cantidades cinemáticas del MAS son las siguientes:
• Posición )( αω += tAsenx (1a )
Donde: A es la amplitud, T/2πω = es la frecuencia angular, t el tiempo y α la
fase inicial.
• Velocidad )cos( αωω += tAv (1b )
• Aceleración xtAsena 22
)( ωαωω −=+−= (1c )
Dinámica del MAS. Las cantidades dinámicas del MAS son las siguientes:
• Fuerza Elástica: kxF −= (2 )
• Fuerza Inercial: 2
2
dt
xd
mF = (2a )
De las ecuaciones (2), kx
dt
xd
m −=2
2
(3a )
02
2
2
=+ x
dt
xd
ω (3b )
Donde
2/1
)/( mk=ω

La ecuación (1a) satisface a (3b), y precisamente es su solución; se cumple cuando el
bloque se mueve alrededor del punto de equilibrio.
IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE
Monte el equipo, como muestra el diseño
experimental.
1. Determine los valores de las masas del resorte y
de la pesa.
¿Cree Ud. que le servirán de algo estos valores?
¿Por qué?
.............................................................................
.............................................................................
2. Escriba el valor de la constante elástica del
resorte (obtenida en la experiencia N° 1 –
Constante elástica de un resorte):
k = ……………….
Determinación del Periodo de Oscilación
El período de oscilación del sistema se determina mediante la ecuación:
k
m
m
T
r
32
+
= π
3. Coloque en el portapesas una pesa pequeña. Anote su masa más la masa de la
porta pesas en la tabla 2. La distancia a su anterior posición de equilibrio es:
X3 = ………………………….
4. Desplace verticalmente esta pesa una distancia pequeña A = ……….
y déjela oscilar libremente (evite que se produzcan movimientos laterales y
perturbaciones). Describa el tipo de movimiento del sistema:
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
5. Calibre el cronómetro a cero. Repita el paso 4. Luego mida el tiempo para diez
oscilaciones empezando a contar desde cero y determine el periodo de oscilación
( )10/tT = . Anote sus datos en la Tabla 2.
M m (Resorte) = ………
m (suspendida) = ……….

Tabla 1
m (kg)
(Pesa + Porta
pesa)
t (10 osc.) T (s) T2
(s2
)
1
2
3
4
5
6. Repita los pasos (3) al (5) utilizando cada vez pesas de mayor valor. Anote los
datos en las columnas correspondientes y complete la Tabla 1.
Haga los siguientes gráficos: T versus m, T 2
versus m.
(Pegue aquí sus gráficas)
¿Ambas gráficas son rectas?
………………………...........….…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………........................................................
Analice por qué son así estas curvas:
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
A partir de la gráfica T2
versus m, determine el valor de la masa del resorte.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Determine la frecuencia angular natural de oscilación. Opere:
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
=ω ………………………
7. En lugar del portapesas coloque, en el extremo inferior del resorte, una pesa (de
masa 1/2 kg o 1 kg). Suéltela cuidadosamente desde diferentes posiciones y
observe su movimiento en cada caso.
¿Cuál es su conclusión sobre el periodo de oscilación?
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….
………………………………………………………………………………………………………………………………
¿Influye el cambio de amplitud en el periodo?
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
¿Influye el cambio de pesas en el periodo de oscilación?
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………

V. EVALUACIÓN
1. Determine el error porcentual entre el valor de la masa del resorte medida
en la balanza y de la masa del resorte encontrada en la gráfica.
………………………...........….…………………………………………………………………………....
.......….…………………………………………………………………………………………………………
………………………..………………………...........….…………………………………………………
………………………...........….……………………………………………………………………………
2. Determine el error porcentual en el periodo calculado y el periodo medido.
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………...........….…………………………………………………
………………………...........….……………………………………………………………………………
3. ¿Hay diferencia? Si fuere así, ¿a qué atribuye usted esta diferencia?
………………………...........….…………………………………………………………………………....
.......….…………………………………………………………………………………………………………
………………………….………………………...........….…………………………………………………
………………………...........….……………………………………………………………………………
VI. CONCLUSIONES
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………...……………………...........….………………………………………………………………………….......
....….………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………….………………………...........….………………………………………………………
…………………...........….……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………...........….…………………………
………………………………………………...........….………………………………………………………………………
EXPERIMENTO N° 03
OSCILACIONES
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

EXP. N° 04 – DDEENNSSIIDDAADD DDEE SSÓÓLLIIDDOOSS YY LLÍÍQQUUIIDDOOSS 17
DDEENNSSIIDDAADD DDEE SSÓÓLLIIDDOOSS YY LLÍÍQQUUIIDDOOSS
EXPERIENCIA N° 04
Arquímedes
(Siracusa, actual Italia, h. 287 a.C.-id., 212 a.C.)
Matemático e ingeniero griego, considerado una de las grandes mentes de sus tiempos, tiene
entre sus aportes los fundamentos de hidrostática y estática y estimó que el valor de Pi se
encontraba entre 3+1/7 y 3+10/71. Inventor de máquinas como la palanca y el tornillo de
Arquímedes. El descubrimiento relacionado con el cálculo de la densidad de un objeto con forma
irregular (la corona del Rey Hieron II) llevó a la formulación del principio de Arquímedes,
objetivo de esta experiencia.
I. OBJETIVO
• Determinar la densidad de cilindros de metal por dos métodos diferentes, identificar el
material con el cálculo de esas densidades y comparar los resultados.
• Determinar la densidad de los líquidos por dos métodos y comparar los resultados con
el densímetro.
Un calibrador pie de rey (Vernier)
Una balanza de tres barras
Una cuerda delgada
Una probeta graduada
Dos Cilindros metálicos
Un picnómetro
Un densímetro
Agua potable
Alcohol metílico
Cuando un cuerpo de forma arbitraria de masa m, y volumen
CV se sumerge totalmente en un líquido de densidad Lρ
contenido en un recipiente, desplazará un volumen LV , este
volumen desplazado será igual al volumen del cuerpo
sumergido. CL VV = .
El cuerpo de peso W al sumergirse experimentará una
disminución aparente de su peso (W’) debida al empuje (E).
De la Figura 1 se cumple, EWW −='
'W
r
E
r
W
r
Figura 1

Luego, 'WWE −= (1)
En virtud del principio de Arquímedes “la magnitud del empuje sobre el cuerpo es igual
al peso del líquido desalojado por el mismo”.
gVgmE LLL ρ== (2)
Lm es la masa de líquido desalojado, g es la aceleración de la gravedad,
Lρ es la densidad del líquido, LV es el volumen del líquido desalojado.
Igualando (1) y (2), se obtiene :
'WWgVLL −=ρ (3)
Pero: CCL mVV ρ/== (4)
Donde: CV es el volumen del cuerpo, m es la masa del cuerpo
Cρ es la densidad del cuerpo
Reemplazando (4) en (3) y despejando Cρ , se obtiene,
LC
WW
W
ρρ
'−
= (5)
Con esta ecuación (5) se puede calcular la densidad del cuerpo (si se tiene la densidad
del líquido) o la densidad del líquido (si se tiene la densidad del cuerpo).
IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1 - MÉTODO DIRECTO
1. Usando la balanza de tres barras determine la masa de los cilindros. Repita esta
operación cinco veces. Anote los datos en la Tabla 1 y determine sus errores
correspondientes.
2. Usando el calibrador vernier, mida las dimensiones de los cilindros (altura y
diámetro) y evalúe su volumen. Realice esta operación cinco veces y anote los datos
en la Tabla 1, con sus errores correspondientes.
Nota: Su profesor distribuirá dos cilindros por mesa
Tipo de material del cilindro:_______________

TABLA 1
Donde “ x ” es el valor promedio, determinar el valor promedio de “m”, “h” y “d”
respectivamente .
3. Determine la densidad de los cilindros a partir de los datos de la Tabla 1 y
complete la Tabla 2.
TABLA 2
mm ∆± (kg) VV ∆± (m3
) ρρ ∆± (kg/m3
)
Cilindro 1
Cilindro 2
Ahora, con ayuda de su profesor determine las densidades de los líquidos con el
densímetro del aula.
TABLA 3
Densidad del Agua (g/ml)
Densidad del Alcohol (g/ml)
Densidad de la mezcla (g/ml)
MONTAJE 2 - MÉTODO DE ARQUÍMEDES
1. Monte el equipo tal como muestra el diseño
experimental de la Figura 2. Asegúrese que la
balanza de tres barras se encuentre estable y
calibrada.
2. Coloque 60 ml de agua en la probeta graduada.
Figura 2
3. Sujete un bloque con una cuerda, el otro extremo de la cuerda átelo al eje inferior
de la balanza, como muestra la Figura 2.
m1(kg) h1(m) d1(m) m2(kg) h2(m) d2(m)
1
2
3
4
5
xx ∆±
Figura 2

4. Sumerja completamente el cilindro en el agua contenida en la probeta, cuide que
este no toque ni el fondo, ni las paredes de la probeta.
Registre los pesos aparentes W’i en la Tabla 4.
TABLA 4
1 2 3 4 5 ´´ WW ∆±
W´(N)
5. A partir de los datos de la Tabla 1 determine el peso real W de cada cilindro y
anótelos en la Tabla 5, además, registre los pesos aparentes obtenidos en la tabla
4 y utilizando la ecuación de Arquímedes (ecuación 05) calcule la densidad para
cada cilindro. Considere el valor de la densidad del agua, el obtenido con el
densímetro.
TABLA 5
WW ∆+ (N) `' WW ∆± (N) ρρ ∆± (kg/m3
)
CILINDRO
CÁLCULO DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS
1. Con ayuda del picnómetro halle las densidades del líquido que indique su profesor
del Alcohol (L1) , para ello llene el picnómetro con el líquido del cual se desea
medir su densidad, coloque la tapa y asegúrese que el capilar de la tapa esté con
el líquido al ras, de esa manera el volumen indicado en el picnómetro será el
volumen del líquido.
2. Mida la masa del picnómetro con y sin el líquido, la diferencia de esas masas será
la masa del líquido.
3. Ahora con esos datos puede calcular la densidad del líquido que eligió y apúntelo
en la Tabla 6.
Tabla 6
4. Escoja un cilindro y repita los pasos del montaje 2, y anote sus mediciones en la
tabla 7.
Tome como dato de la densidad del cilindro el valor dado en la tabla 5.
NOTA: En estos pasos cada mesa trabajará con un cilindro de material diferente.
TABLA 7
Peso aparente
del líquido 1 2 3 4 5
´´ WW ∆±
W´(N)
Densidad L

V. EVALUACIÓN
1. A partir del valor de la densidad del cilindro obtenido en la Tabla 5, y aplicando la
ecuación (5), halle el valor de la densidad del líquido. Complete la tabla 8. Y
calcule el error porcentual respecto a su densidad teórica.
TABLA 8
WW ∆± (N) '' WW ∆± (N) ρρ ∆± (kg/m3
)
L
2. Con las densidad del líquido obtenida con los densímetro en la tabla 6 calcular la
densidad del cilindro utilizado por el método de Arquímedes (ec.5).
3. Busque en tablas de densidades estándar los valores para los cilindros y los
líquidos trabajados en clase, compare los valores obtenidos por los otros grupos y
calcule el error porcentual para el método clásico hallado en la tabla 2.
4. Calcule el error porcentual para las densidades halladas por el método de
Arquímedes de la tabla 7.
5. Enuncie y describa tres métodos para el cálculo de densidad de los líquidos.
6. Hacer el experimento en casa. Un cubo de hielo que flota en un vaso con agua.
Cuando el cubo se funde, se elevará el nivel del agua? Explicar por qué.
7. Siempre es más fácil flotar en el mar que en una piscina común. Explique por qué
VI. CONCLUSIONES.
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………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
EXPERIMENTO N° 04
DENSIDAD DE SÓLIDOS Y
LÍQUIDOS
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:
Nombre del líquido analizado:_______________

LABORATORIO DE FÍSICA II 11ª Edición DAFI – FCF – UNMSM
EXP. N° 05 – TENSIÓN SUPERFICIAL 22
TENSIÓN SUPERFICIAL
EXPERIENCIA N° 05
Dado que las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas de agua se deben a
los enlaces de hidrógeno y éstos representan una alta energía, la tensión superficial del
agua es mayor que la de muchos otros líquidos.
I. OBJETIVO
• Determinar el coeficiente de tensión superficial de los líquidos, utilizando el
método de Rayleigh (clásico) y mediante el uso de un equipo automatizado (Cobra
3 Basic-Unit).
Método Rayleigh (Clásico)
1 Soporte universal 1 Clamp
1 Bureta, medir diámetro externo 1 Termómetro
1 Vaso de precipitados Líquidos: agua, alcohol.
Equipo automatizado (Cobra 3 Basic-Unit)
1 Aro de medida de tensión superficial, 1 Varilla de 25 cm
de diámetro promedio 19.5 mm. 1 Sugetadores (Clamp)
1 PC con Windows XP/Windows 98. 1 Plataforma de elevación vertical
1 Cobra3 Basic-Unit 1 Cubeta Petri, d= 20cm
1 Fuente de poder de 12 V/2A 1 Paño
1 Software Cobra3 Force/Tesla 1 Probeta de 100 ml
1 Módulo de medición de Newton 1 Accesorios de conexión
1 Sensor Newton 1 Trípode Base
1 Cronómetro
Las fuerzas moleculares que rodean una molécula en el
interior de un líquido actúan sobre ella desde todos lados;
ejerciéndose una presión isotrópica. La fuerza resultante
que actúa sobre una molécula localizada en la capa
superficial no es cero, debido a que la resultante está
dirigida hacia el interior del líquido, como se ilustra en la
figura 1.
Figura 1

Método de Rayleigh
Del análisis de la dinámica presente en la formación de una gota que se desprende de
un tubo cilíndrico de radio R, para un líquido que tiene un coeficiente de tensión
superficial α ; se observa que mientras la gota no se desprenda, tomará una forma tal
que la componente vertical de la fuerza de tensión superficial se equilibra con su peso;
la componente vertical de la fuerza de tensión superficial alcanzará su valor máximo en
el instante justo antes de que la gota se desprenda; en el momento que se desprende
se cumple a la siguiente relación:
απ Rmg 2= (1)












=
R
mg
π
α
2
1
(2)
Donde: m es la masa de la gota,
R es el radio externo de la punta de la bureta, y
α es el coeficiente de tensión superficial de líquido.
Debido a la condición de mínimo, las gotas de agua adoptan la forma esférica.
A partir de la ecuación (1) se podría determinar α , pero como ahí no se ha tenido en
cuenta el trabajo de deformación cilindro–esfera, el valor que se obtuviera no sería
exacto. Rayleigh retocó esta expresión, y encontró un modo empírico para determinar
α . Rectificó las constantes y llegó a la ecuación:












=
R
mg
19
5
α (3)
Considerando un líquido de volumen V, de densidad ρ , y que en él hay un número N
de gotas, la masa de cada gota será:
N
V
m
ρ
= (4)
Por lo tanto se encuentra que:


















=
R
g
N
Vρ
α
19
5
(5)

IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1 – Método de Rayleigh
Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental de la figura 2.
Vierta en la bureta el líquido cuya tensión superficial desea determinar.
1. Mida la temperatura del líquido del interior de
la bureta. Anote el valor correspondiente en la
Tabla 1.
2. Use el vaso de precipitados como depósito de
descarga del líquido de la bureta.
3. Tome dos puntos A y B como niveles de
referencia.
4. Cuente el número de gotas de la porción de
líquido entre los niveles de referencia. Repita
este procedimiento no menos de 5 veces. Cada
vez anote en la Tabla 1 el número de gotas
para el volumen escogido.
5. Repita los pasos del 1 al 5 para otros líquidos
(alcohol / ron, mezcla con agua)
Tabla 1
A temperatura ambiente: T = ………
Líquido
H2O Alcohol Mezcla
ρ
(g/cm3
)
V
(ml)
N
(#gotas)
ρ
(g/cm3
)
V
(ml)
N
(#gotas)
ρ
(g/cm3
)
V
(ml)
N
(#gotas)
1
2
3
4
5
Promedio
Error Total
α
(dina/cm)
± ± ±
6. Ahora repita los pasos anteriores para T = 50°C y anote sus mediciones en la Tabla 2.
Figura 2

Tabla 2.
Equipo automatizado
Para incrementar el área de la superficie en
un líquido en un ΔA, se debe realizar un
trabajo ΔE.
ε = ΔE/ΔA (6)
Donde, ε es la energía superficial específica
y es idéntica con la tensión superficial:
α = F/2l (7)
La fuerza F actúa tangencialmente en el
borde de la longitud l del aro a fin de
mantener la película líquida. Cuando
usamos un aro de medición de radio r, la
longitud del borde es l = 2πr.
MONTAJE 2 – Método del anillo
Familiarícese con el equipo sensor de la unidad básica (Cobra
3) y monte el diseño experimental de la figura 3
1. Vierta líquido en la cubeta Petric hasta la mitad.
2. Suspenda el aro del gancho del sensor Newton. No
sumerja aún el anillo en el líquido.
3. Utilizando la plataforma de elevación vertical, girando la
manija negra, sumerja lentamente el aro hasta que esté
completamente cubierto por el líquido de estudio.
4. Con ayuda del profesor calibre el sensor (Figura 5 y 6).
5. Evite cualquier movimiento en la mesa de trabajo, ya que
el sistema es altamente sensible.
6. Inicie la medición en software menú.
En baño María: T = 50 0
C
Líquido
Alcohol
ρ
(g/ccm3
)
V
(ml)
N
(#gotas)
1
2
3
4
5
Promedio
Error Total
α
(dina/cm)
±
Figura 3
Figura 4

7. Con la ayuda de la plataforma de elevación vertical, descienda cuidadosamente la
cubeta Petric hasta que observe que la película de interface del líquido esté
tensionada hasta el límite (figura4).
8. Mantenga el aro tensionado por un tiempo de 10 s.
9. Al término de los 10s suba cuidadosamente cubeta Petric con la ayuda de la
plataforma de elevación.
10. Repita los pasos (c) al (e) al menos 4 veces.
11. Detenga la medición.
12. De la gráfica fuerza vs
tiempo que arroja el
programa (figura 7),
seleccione los datos
correspondientes a la zona
de máxima tensión y copie
los datos a una hoja de
cálculo Excel y obtenga el
promedio para cada grupo
de datos (Fuerza tensora).
Valores promedio de la fuerza de tensión superficial
F
1 2 3 4 5 Promedio Error
Figura 5 Figura 6

V. EVALUACIÓN
1. Para el equipo automatizado, determine el coeficiente de tensión superficial
utilizando la ecuación 7. Con su error correspondiente. Recuerde que la longitud l
del aro debe estar en metros.
2. Calcule el error porcentual y evalúe si éste se encuentra en el valor estimado en el
error total.
3. Dé cinco ejemplos de aplicación práctica del fenómeno de tensión
superficial: En los campo de: ciencia, tecnología y el hogar.
4. El diámetro exterior e interior del aro son: 20,0 mm y 19,0 mm. Halle la
longitud sobre la cual la superficie tensora del líquido hace su acción.
5. Compare los resultados de ambos métodos. ¿Cuál es su opinión al
respecto?
V. CONCLUSIONES.
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
EXPERIMENTO N° 05
TENSIÓN SUPERFICIAL
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

EXP. N° 06 – VISCOSIDAD 28
VVIISSCCOOSSIIDDAADD
EXPERIENCIA N° 06
Viscosidad es una propiedad de los fluidos de gran importancia sobre todo en procesos
industriales. Cantidad física de gran influencia en mediciones de flujo de fluidos. Su valor es
punto de referencia en la formulación de nuevos productos.
I. OBJETIVO
• Determinar el coeficiente de viscosidad de distintos líquidos.
1 Soporte universal
1 Clamp
1 Pinza de agarradera
1 Viscosímetro de Ostwald
1 Termómetro analógico / digital
1 Vaso de precipitados, 1 500 ml
1 Picnómetro
1 Balanza digital
1 Probeta graduada de 10 ml
1 Cronometro
Líquidos: Água destilada, alcohol, ron
El gasto Q (rapidez de volumen de flujo) de un líquido es el producto de la rapidez del
fluido v por un volumen de control A,
AQ υ=
También se encuentra a partir de la ley de Poiseuille,
LRPPtVQ ηπ 8/)(/ 4
12 −== (1)
Donde, V es el volumen del líquido de viscosidad η escurriéndose a través de un tubo
capilar de longitud L y radio R sometido una diferencia de presiones )( 12 PP − en un
tiempo t.
Despejando el coeficiente de viscosidad η de (1) se tiene:
VLtRPP 8/)( 4
12 −= πη (2)
Figura 1

Considerando dos líquidos de iguales volúmenes y temperatura, midiendo los tiempos
1t y 2t que emplean en atravesar una sección transversal del capilar del viscosímetro y
recordando que la diferencia de presiones )( 11 PP − es proporcional a la densidad ρ
del líquido, se establece que:
22
11
2
1
t
t
ρ
ρ
η
η
= (3)
Donde: 1η y 2η son las viscosidades de los líquidos desconocido y conocido
respectivamente
1ρ , 2ρ son las densidades y 1t , 2t son los tiempos respectivos
∆ 1t , ∆ 2t son los errores absolutos de los tiempos correspondientes
IV. EXPERIMENTO
MONTAJE
Monte el equipo tal como muestra el diseño
experimental la Figura 2.
PROCEDIMIENTO
1.Determine las densidades del agua, alcohol y
Ron con el picnómetro.
aguaρ = ………. alcoholρ = ……….
ronρ = ……….
2. Vierta agua destilada en el viscosímetro hasta
que llene el bulbo C (Figura 2).
3. Insufle aire por la rama ancha hasta que el
líquido ascienda por el capilar llenando el
bulbo hasta el punto A. Cubra la rama ancha con un dedo; evitará así que el líquido
descienda por gravedad.
4. Destape la rama ancha a fin de que el agua corra, y con el cronómetro tome el
tiempo que tarda el líquido en pasar del punto A al punto B, realice este paso 5 veces
y anote los valores en la Tabla 1.
La dependencia entre la viscosidad y la temperatura para un líquido, está dada por la relación,
RTELnALn /+=η
Su coeficiente de viscosidad η es,
RTE
Ae /
=η
Donde, E: es la energía de activación para el flujo
A: es una constante
R: es la constante universal de los gases
T: es la temperatura (en escala absoluta)
Figura 2

5. Repita los pasos anteriores para el alcohol y para el ron/mezcla, asegúrese que el
viscosímetro se encuentre limpio antes de verter el líquido.
6. Seguidamente realice este mismo procedimiento para cada líquido a la temperatura
de 50°C, para ello caliente agua en un vaso de precipitado de 1litro hasta que tenga la
temperatura de 50°C, sumerja el viscosímetro con el líquido a trabajar en su interior y
mida el tiempo que demora en pasar el líquido desde el punto A al punto B y
regístrelo en la tabla 1.
TABLA 1
Agua Alcohol Mezcla
TAmb = °C T = 50 °C TAmb = °C T = 50 °C TAmb = °C T = 50 °C
tagua1 (s) Tagua2 (s) Talcohol1 (s) Talcohol2 (s) Tron1 (s) Tron2 (s)
1
2
3
4
5
t
t∆
T = Temperatura (ºC), t = tiempo (s), t∆ = error total en la medida de t.
7. Caliente el agua en baño María a la temperatura de 50°C (utilice el vaso de
precipitados grande casi lleno con agua), y repita los pasos anteriores. Anote los
valores en la Tabla 1.
V. EVALUACIÓN
1. Reemplace los valores en la ecuación (3), tomando como dato la viscosidad teórica
del agua para la temperatura correspondiente, Tamb y 50°C respectivamente, escriba
sus resultados en la siguiente tabla.
2. Calcule los errores porcentuales para cada caso. Si el resultado sale mayor al 10%,
justifique.
ηagua (Tamb) ηagua (T =50°C)
ηalcohol (Tamb) ηalcohol (T =50°C)
ηmezcla (Tamb) η mezcla (T =50°C)

3. Investigue acerca de los tipos de lubricantes utilizados en autos y la relación de los
lubricantes con la temperatura.
4. Determine el coeficiente de viscosidad para una mezcla que contenga 50% de agua
destilada + 50% de ron.
VI. CONCLUSIONES.
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………..
EXPERIMENTO N° 06
VISCOSIDAD
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

EXP. N° 07 – DILATACIÓN TÉRMICA DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS
32
DDIILLAATTAACCIIÓÓNN TTÉÉRRMMIICCAA DDEE SSÓÓLLIIDDOOSS YY LLÍÍQQUUIIDDOOSS
EXPERIENCIA N° 07
I. OBJETIVO
• Determinar los coeficientes de expansión lineal de diferentes varillas metálicas
usando un dilatómetro.
• Observar el comportamiento de los fluidos al cambio de temperatura.
• Calcular el coeficiente de dilatación térmica del agua.
1 Termostato de inmersión
1 Dilatómetro con reloj calibrador
1 Termómetro (-10 a +100°C)
1 Cubeta de acrílico
2 Tornillos de ajuste
4 Abrazaderas
2 Mangueras flexibles
1 Balanza de tres barras
Varillas de cobre, aluminio, bronce.
1 Vaso de precipitado de 1L
1 Soporte universal
1 Nuez
1 Trípode
1 Rejilla
1 Picnómetro de 100 mL
1 Tubo de vidrio escalado (300 mm)
1 Pizeta
1 Jeringa
Todos los cuerpos se dilatan en mayor o menor medida cuando experimentan un
cambio de su temperatura (cambian sus dimensiones geométricas).
La expansión lineal de diferentes materiales, se determina como una función de la
temperatura. Un incremento en la temperatura causa que la amplitud vibracional de
los átomos en la red cristalina de los sólidos incremente. El espaciamiento entre
átomos incrementa, así como el volumen total V, para una presión constante.
β = (1/V0)(∆V/∆T)P (1)
Donde β es el coeficiente de expansión volumétrica.
Si consideramos solamente una dimensión. Obtenemos el coeficiente de expansión
lineal, α comúnmente usado para medir la dilatación lineal de los sólidos.
α= (1/L0)(∆L/∆T)P (2)

34
IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1 – DILATACIÓN DE SÓLIDOS
Monte el equipo, como se muestra en la
figura 1.
1. Verifique que las conexiones de las mangueras flexibles al termostato sean las
correctas, para el adecuado flujo de entrada y salida de agua.
2. Llene la cubeta de acrílico con 4 L de agua potable.
3. Verifique que la lectura del dilatómetro empiece en cero.
4. Conecte el termostato a la fuente de alimentación de 220 V.
5. Mida la temperatura inicial de trabajo, T0 y regístrela.
6. Registre en la tabla 1, las lecturas obtenidas en el dilatómetro a intervalos de 5°C.
7. Apague el termostato y repita los pasos (2) al (6) para cada varilla.
Tabla 1
T (°C) 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Cobre
Aluminio
Bronce
8. Complete la tabla 2.
Tabla 2
Cobre Aluminio Bronce
∆L(mm) ∆T(°C) ∆L(mm) ∆T(°C) ∆L(mm) ∆T(°C)
Figura 1
Nota:
Tenga cuidado al insertar y retirar
el dilatómetro. No enrosque
demasiado los tornillos de ajuste.

36
MONTAJE 2 – DILATACIÓN DEL AGUA
1. Monte el equipo tal como muestra el
diseño experimental de la Figura 2.
2. Coloque el termómetro en el vaso de
precipitado de 1 L.
3. Determinar la masa del picnómetro y su
escala, con ayuda de la balanza, pesándolo
cuando está vacío. …….…….. g
4. Llene el picnómetro hasta el borde con
agua y calibre la escala del tubo de vidrio a
cero con ayuda de la jeringa.
5. Con la ayuda de la balanza determine la
nueva masa. …………… g
6. Con la ayuda de los pasos (3), (4) y (5)
Determine el volumen inicial de agua V0 y
anótelo en la tabla 3. V0 = …………….. mL
7. Sujete el picnómetro con ayuda del clamp
y colóquelo en el vaso de precipitados, de
manera que quede sumergido el mayor
volumen posible. No derramar agua.
8. Llene con agua el vaso de precipitados de
1L hasta enrasar el picnómetro, y registre
la temperatura inicial T0.
9. Caliente el agua con una llama baja. Anote en la Tabla 3 las lecturas del tubo de
vidrio escalado (∆L en mm) y el cambio de volumen en el tubo de vidrio. El radio
interno del tubo de vidrio escalado es d = 3,8 mm.
10. Registre el cambio de temperatura ∆T con respecto a T0.
Tabla 3
V0 (mL) = T0 (0
C) = d(mm) =
T (0
C) ∆∆∆∆T (0
C) ∆∆∆∆L (mm) ∆∆∆∆V (mL)
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Figura 2

37
V. EVALUACIÓN
1. Realice los gráficos de los diferentes materiales de la Tabla 1: ∆L versus ∆T.
(Pegue aquí sus gráficas)
2. ¿Las gráficas son rectas?
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
3. Analice las gráficas, y aplicando el método de mínimos cuadrados, determine los
coeficientes de dilatación lineal.
(Pegue aquí su gráfica, incluyendo los mínimos cuadrados)
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
……………………………………………………………………………………………………………………………………..
4. Determine el valor del coeficiente de dilatación para cada una de las varillas, usando la
ecuación (2) y anótelos en la siguiente tabla.
5. Compare los valores de α para cada varilla, obtenidos en los puntos (3) y (4) de la
evaluación, ¿Qué puede decir al respecto?
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
……………………………………………………………………………………………………………………………………..
6. Hallar el error experimental porcentual (E%) del αpara cada varilla.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
7. Grafique en papel milimetrado la variación del agua (∆∆∆∆L) Vs. variación de la
Temperatura (∆∆∆∆T). (Pegue aquí sus gráficas)
8. Grafique en papel milimetrado la variación del agua (∆∆∆∆V) Vs. variación de la
Temperatura (∆∆∆∆T). (Pegue aquí sus gráficas)
9. Aplicando el método de mínimos cuadrados, halle la tendencia de la gráfica.
Determine los coeficientes de dilatación lineal y volumétrica del agua (Pegue aquí su
gráfica, incluyendo los mínimos cuadrados)
Material αααα (1/°C)
Cobre
Aluminio
Bronce

38
10. Calcule el coeficiente de dilatación volumétrica del agua a la temperatura inicial T0 con
los valores correspondientes a 30ºC:
β = .………………………………………
11. Calcule el coeficiente de dilatación volumétrica del agua a 50°C. Utilice los valores
medidos con 50°C y 60°C. (Atención: ¿Cuál es ahora V0?):
β = .………………………………………
12. Justificar si es posible usar el tubo de vidrio con escala en mm, como una medida
directa del volumen dilatado en mL.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
13. Identifique y explique a qué se deben los errores cometidos en este experimento.
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
V. CONCLUSIONES
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
………………………...........….…………………………………………………………………………...........….………
…………………………………………………………………………………………………………………………….……….
EXPERIMENTO N° 07
DILATACIÓN TÉRMICA
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

EXP. N° 08 – CONDUCCIÓN DEL CALOR EN SÓLIDOS 39
CCOONNDDUUCCCCIIÓÓNN DDEELL CCAALLOORR EENN SSÓÓLLIIDDOOSS
EXPERIENCIA N° 08
Conducción de calor. Mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el
contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia. Tiende a igualar la temperatura dentro de
un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas. En el espacio ultra alto vacío la
conducción del calor es muy reducida y en el espacio vacío ideal es nulo, espacio sin energía.
I. OBJETIVOS
Estudiar la conducción del calor en los sólidos en función de los materiales y de sus
dimensiones.
1 Equipo de calentamiento 1 Soporte universal
1 Varilla soporte metálica 250 mm 1 Nuez doble
1 Varilla soporte metálica 600 mm 1 Sugetador ( Clamp )
1 Varilla de Al en U, d 5 mm, b 175 mm 1 Vaso de precipitado, 250 ml
1 Varilla de Cu en U, d 5 mm, b 175 mm 1 agitador de vidrio
1 Varilla de Cu en U, d 5 mm, b 120 mm 1 gotero
1 Varilla de Cu en U, d 3 mm, b 175 mm 1 Probeta graduada, 100 ml
1 termómetro -10 … + 110ºC 1 Cronómetro
1 Manguera flexible, transparente,7 x1,5 5 trozos de papel térmico
Trocitos de porcelana, 200 g 1 vasito metálico
Soporte acanalado para tubos de vidrio 1 Regla graduada o cinta métrica
Papel milimetrado (traer) 1 paño de tela absorbente

Todos los cuerpos son en mayor o menor medida conductores del calor. Cuando un
extremo de un cuerpo se somete por un tiempo prudencial al fuego, este le transfiere
energía al cuerpo; esta energía se propaga a través del cuerpo (conducción del calor)
calentándolo.
IV. PROCEDIMIENTO
PRIMER EXPERIMENTO
• Monte el equipo tal como muestra el diseño
experimental de la Figura 1.
• Verifique que un trozo de manguera flexible de unos
10 cm esté colocado en la varilla de soporte corta.
• Coloque en el vaso de precipitados unos 200 g
trocitos de porcelana.
• Vierta unos 200 ml de agua en el vaso de
precipitados.
• Coloque las varillas en U tal que un extremo se apoye
en la varilla corta (que tiene el forrito de manguera
aislante) y el vaso de precipitados.
¿QUÉ MATERIAL CONDUCE MEJOR EL CALOR?
Sin colocar aún las varillas en el vaso de precipitados caliente el agua hasta que
hierva.
Verifique que en cada varilla en U esté colocado un papel térmico casi próximo a
un extremo, pegado rodeando la varilla.
Verifique que el trozo de papel térmico esté colocado en la varilla de vidrio
(agitador), pero totalmente en el extremo.
Cuando el agua hierva retire el mechero.
CUIDADO:
Al manejar el vaso de precipitados
caliente, cójalo por el borde superior,
con el paño de tela.
Figura 1
b
d
Figura 2

Simultáneamente coloque las dos varillas metálicas con un extremo en el agua
caliente y el otro sobre la varilla de soporte (figura 1).
Cuide que los dos trozos de papel de las varillas estén a la misma distancia (2 cm)
del vaso de precipitados.
Coloque la varilla de vidrio lo más oblicua posible en el vaso de precipitados, con
el papel en la parte superior, tal que no entre en contacto con el vapor de agua
Observe el papel térmico de las varillas. Anote sus observaciones cuando
empiece a variar su estado de color después de unos tres minutos. ¿Qué sucede
con el papel térmico?
¿Cómo están al inicio los papelitos térmicos? :
Al: ……………………………………………………………………………………
Cu: …………………………………………………………………………………..
Vidrio: ………………………………………………………………………………
¿Cómo califica el color después de tres minutos? :
Al: ……………………………………………………………………………………
Cu: …………………………………………………………………………………..
Vidrio: ………………………………………………………………………………
Después de unos minutos toque con cuidado los extremos de las varillas, del lado
del papel térmico, y anote sus observaciones.
Al: ……………………………………………………………………………………
Cu: …………………………………………………………………………………..
Toque el extremo de la varilla de vidrio, y anote lo que observa y a su tacto que
aprecia.
Vidrio: ………………………………………………………………………………
SEGUNDO EXPERIMENTO
• Monte el equipo tal como muestra el
diseño experimental de la figura 3.
• Vierta en el vaso de precipitados 200
ml de agua y coloque dos trocitos de
porcelana.
• Sujete la copa brillante con la pinza
universal colocada en el soporte
universal como muestra la figura 1. Ahí
se introducirá la varilla y se realizarán
las mediciones.
• Coloque el termómetro de forma que
el vástago quede aproximadamente 1
cm por encima del fondo de la copa.
¿DE QUÉ DEPENDE EL FLUJO DEL CALOR POR UN METAL?
Figura 3

• Anote en la parte superior de la tabla 1 el material, espesor d y la longitud b de la
varilla metálica a estudiar.
• Caliente el agua, cuando hierva baje un tanto la intensidad de la llama.
• Mida con exactitud, con la probeta y la pipeta, 20 ml de agua y viértalo en el
vasito metálico vacío.
• Mida la temperatura del agua del vasito, y anótela en la tabla 1 en 0=t .
• Coloque la varilla metálica un brazo en el agua hirviendo y el otro en el vasito
metálico con agua fría, y ponga en marcha el cronómetro.
• Agite regularmente el agua de la copa.
• Mida y protocolice cada minuto la temperatura del agua del vasito metálico
• Termine la medición a los 12 min.
TABLA 1
MATERIAL: … DIÁMETRO d = … LONGITUD b = …
t (min.) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (ºC)
TABLA 2 (opcional)
MATERIAL d (mm) b (mm) T (ºC)
Cu 5 175
Al 5 175
Cu 3 175
Cu 5 120
Graficar los datos de la tabla 1 en papel milimetrado (Pegue aquí)
NOTA:
El experimento consume mucho tiempo.
En las mediciones sobre “Aspecto Cuantitativo
Analítico” cada grupo trabajará con una varilla
de material diferente.
El profesor le asignará la varilla.

V. EVALUACIÓN
PRIMER EXPERIMENTO:
1. El papel térmico cambia de color a unos 45°C; a una temperatura inferior es
amarillo, a una temperatura superior es rojo. Ordene las varillas de mejor a peor
conductividad térmica.
¿Tienen las varillas la misma temperatura en toda su longitud? Razone su
respuesta.
SEGUNDO EXPERIMENTO:
2. ¿Por qué aumenta muy poco la temperatura en los dos primeros minutos?
3. Complete la tabla 2 con los valores ∆T de todos los grupos de la clase.
¿Qué metal conduce mejor el calor?
4. ¿Qué dimensiones de la varilla metálica tiene mayor influencia sobre la cantidad
de calor que transmite?
5. Formule en una expresión cuanto-tanto la relación entre las dimensiones de la
varilla y la cantidad de calor.
6. Averigüe la función del material llamado la vasija de Ingenhouse.
Sugerencia: Ver el textos de 3ª de secundaria “Elementos de Física y Química”.
VI. CONCLUSIONES
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………..
EXPERIMENTO N° 08
CONDUCCIÓN DEL CALOR EN
SÓLIDOS
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

LABORATORIO DE FÍSICA II – 11° Edición DAFI – FCF – UNMSM
EXP. N° 9 – CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y CONVECCIÓN 44
CCAALLOORR AABBSSOORRBBIIDDOO//DDIISSIIPPAADDOO YY CCOONNVVEECCCCIIÓÓNN
EXPERIENCIA N° 09
I. OBJETIVO
• Investigar el comportamiento de la energía térmica absorbida/disipada por una
sustancia líquida.
• Hacer un estudio comparativo de la cantidad de calor absorbido/disipado para
diferentes proporciones del líquido.
• Investigar cómo se transporta el calor en los fluidos
•
Calor absorbido - Disipado Convección
1 Mechero bunsen
1 Soporte universal
1 Clamp
1 Termómetro
1 Agitador
1 Vaso de precipitado graduado de 500 cc.
1 Vaso de precipitado de 200 cc.
Papel milimetrado
Papel toalla
1 Mechero bunsen
1 Soporte Universal
1 Clamp
1 Termómetro
1 Pinza universal
1 Vaso de precipitado de 200 cc.
1 Cuchara de mango (espátula)
Permanganato de potasio
Espiral de papel preparado
Caso 1: CALOR ABSORBIDO Y DISIPADO
La energía térmica que gana o pierde un cuerpo de masa m es directamente
proporcional a su variación de temperatura.
Esto es:
)( 0TTmQ −α
)( 0TTmcQ −= (1)
donde:
c: calor específico
T0: temperatura inicial de referencia
T: temperatura final
El suministro de energía térmica por unidad de tiempo a un cuerpo, corresponde a que
éste recibe un flujo calorífico H.
Si el flujo es constante,
cte
dt
dQ
H == (2)

De (1) y (2) se tiene: H
dt
dT
mc
dt
dQ
== ,
luego dt
mc
H
dT =
Integrando e iterando se tiene: ∫ ∫=
T
T
t
dt
mc
H
dT
0 0
0Tt
mc
H
T += (3)
La ecuación (3) relaciona la temperatura con el tiempo. Es una función lineal, donde
mc
H representa la pendiente y T0 la temperatura inicial.
Si el cuerpo se encuentra en un sistema adiabático, el trabajo de dilatación se realiza a
expensas de la energía interna.
Sin embargo, la variación de la energía en el interior del cuerpo en un proceso no
coincide con el trabajo realizado; la energía adquirida de esta manera se denomina
cantidad de calor, es positiva cuando absorbe calor y negativa cuando disipa calor.
La energía interna del cuerpo aumenta a costa de la cantidad de calor adquirida dq,
y disminuye a costa del trabajo realizado por el cuerpo dw (principio de
conservación de la energía en los procesos térmicos). Se le conoce como la primera
ley de la termodinámica, y se expresa como:
PdVdQdU −= (4)
Caso 2: CONVECCIÓN
La propagación del calor se puede dar por tres métodos diferentes: conducción (en
sólidos), convección (en fluidos) y radiación, a través de cualquier medio transparente
a ella. Si hay diferencia de temperatura entre dos puntos, el calor siempre se propaga
de la zona más caliente a la menos caliente.
CONVECCIÓN: Es la manera más eficiente de propagación del calor, se da en los
fluidos. Un fluido cálido, por diferencia de densidades, asciende hacia regiones menos
calientes; por compensación un fluido frío desciende a tomar su lugar; si continúa así
este movimiento, da lugar a la formación de células convectivas. Ejemplo, cuando el
agua hierve se forman burbujas (regiones calientes) que ascienden hacia regiones
menos calientes, las células convectivas en la atmósfera que dan lugar a las
precipitaciones pluviales.

IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1. CALOR ABSORBIDO/DISIPADO
1. Monte el equipo, como muestra el diseño
experimental.
2. Coloque 400g agua en el vaso pírex a temperatura del
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 ebullición. Anote los datos
en la Tabla N° 1.
TABLA 1 (m = 400 g)
Temperatura inicial = …………………
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 (m/2 = 200 g)
t
(min)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
T(o
C)
t
(min)
6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0
T(o
C)
t
(min)
12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5
T(o
C)
t
(min)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
T(o
C)
t
(min)
6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0
T(o
C)
Figura 1. Calor Absorbido / Disipado

6. Grafique la variación de temperatura T versus el tiempo t, para los dos casos
anteriores. (Use papel milimetrado)
(Pegue aquí)
7. Determine la ecuación de la gráfica por el método de mínimos cuadrados,
considerando la temperatura hasta 750
C.
De los gráficos ¿Cómo identificaría el líquido que tiene mayor masa?
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
Determine la cantidad de calor absorbido para cada caso
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………..
8. Vierta esta agua caliente en la probeta graduada hasta 200 ml. Luego viértalo en
el vaso de espuma de poliuretano. Coloque un termómetro en el vaso de espuma
y tome la temperatura del agua cada 10 s durante 3 minutos. Anote los datos en
la tabla 3.
TABLA 3
9. Seque un cubo de hielo con una toalla de papel e introdúzcalo en el agua.
10. Continúe tomando la temperatura cada 10s, hasta 3 minutos después que el cubo
de hielo se haya fundido. Anote los datos en la tabla 4.
TABLA 4
t
(seg)
10 20 30 40 50 60 70 80 90
T(o
C)
t
(seg)
100 110 120 130 140 150 160 170 180
T(o
C)
t
(seg)
10 20 30 40 50 60 70 80 90
T(o
C)
t
(seg)
100 110 120 130 140 150 160 170 180
T(o
C)

Determine el volumen final del agua. ( ) =finalVagua …………….
¿Qué masa tenía el agua originalmente? ( ) =originalmagua …………….
¿Qué masa tenía el hielo originalmente? ( ) =originalmhielo …………….
Explique ¿cómo determinó estas masas?
…………………………………………………………………………………………………………………………………
…….…………………………………………………………………………………………………………………………
11. Haga una gráfica de T versus t. (Pegue aquí)
Calcule la cantidad total de calor perdida por el agua mientras el hielo se fundía.
TmcQ ∆= 00,1=aguac
Cg
cal
º⋅
( )=inicialQperdida …………………………………. cal
MONTAJE 2. CONVECCIÓN (EN AGUA)
1. En el vaso de precipitados vierta alrededor de 400 ml de agua.
2. Por el borde del vaso de precipitados deje caer en el agua algunos cristales de
Permanganato potásico.
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.
Anote sus impresiones.
……………….…………………………………………………………………………………………….………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………
5. En la figura 2, señale el camino recorrido por el agua coloreada. Explique lo que
observa mientras se calienta el agua.
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Figura 2. Se calienta el agua

MONTAJE 3. CONVECCIÓN (EN AIRE)
1. Desglose la hoja con las figuras de espirales y recorte cuidadosamente.
2. Haga un nudo en el sedal y páselo por un orificio previamente hecho en el centro
de la espiral. (Figura 3).
3. Encienda el mechero con una llama baja.
4. Cuelgue la espiral entre 15 y 20 cm por encima del mechero.
5. Observe atentamente el fenómeno. Anote sus impresiones.
……………….…………………………………………………………………………………………….…………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………
¿Para la espiral confeccionada del otro sentido, el giro sería el mismo? ¿Por qué?
……………….……………………………………………………………….………………….……………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………
6. Señale tres ejemplos en los que se observe este fenómeno.
a. ……………….……………………………………………………………………………………………………….
b. …………………………………………………………………………………………………………………………
c. ………………………………………………………………………………………………………………………….
V. EVALUACIÓN
1. Si en lugar de agua, se utiliza otro líquido de mayor calor específico, pero de igual
masa, ¿Cómo sería el gráfico? Trácelo y descríbalo.
(Pegue aquí)
2. ¿Por qué en el ajuste de la gráfica no se considera el intervalo de 75o
C a 100o
C?
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
Nota importante
¡Las espirales de papel pueden
arder!
Colóquela al menos 15 cm por
encima del mechero
Figura 3: Se calienta el aire
] Mín. 15 cm

3. Determine el flujo calorífico en cada caso. Físicamente, ¿a quién se debe dicho valor?
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
4. Indique el tiempo que demoró en recorrer el intervalo 80°C y 85°C. Revise el caso
registrado entre 50°C y 55°C.
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………..……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
5. ¿Qué relación existe entre las pendientes de las diferentes gráficas y la cantidad de
calor absorbida para los diferentes casos?
……………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………….………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
6. Investigue y explique sobre la convección forzada, de ejemplos de aplicación.
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
7. Los motores automotrices no pueden refrigerarse por si solos, ¿Qué sistemas usan y
que principio de propagación usan para disipar la energía calorífica?
…………………………………………………………………………………………..………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
En las minas subterráneas se presenta el problema de la circulación de aire. Investigue que
sistemas usan y con qué principio físico se desarrollan.
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
8. Se sabe que el Sol está constituido por diversos gases, investigue usted cómo ocurre
el transporte de energía a través de él.
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
VI. CONCLUSIONES
…………………………………………………………………………………………..……………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………..……………
…………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………..……………………
EXPERIMENTO N° 09
CALOR ABSORBIDO/DISIPADO Y
CONVECCIÓN
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

(Desglosar y recortar)
Figura 4

Página reversa de la figuras de espirales
(Para desglosar y recortar)

EXP. N° 10 CAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINA 53
CCAAMMBBIIOOSS DDEE FFAASSEE DDEE LLAA NNAAFFTTAALLIINNAA
EXPERIENCIA N° 10
Josiah Willard Gibbs. (New Haven, EE UU, 1839-id., 1903) Físico y químico estadounidense.
Dedujo la regla de las fases, que permite determinar los grados de libertad de un sistema fisicoquímico en
función del número de componentes del sistema y del número de fases en que se presenta la materia
involucrada. También definió una nueva función de estado del sistema termodinámico, la denominada energía
libre o energía de Gibbs (G), que permite prever la espontaneidad de un determinado proceso fisicoquímico
(como puedan ser una reacción química o bien un cambio de estado) experimentado por un sistema sin
necesidad de interferir en el medio ambiente que le rodea.
I. OBJETIVO
• Investigar sobre la curva de fusión y de solidificación de la naftalina.
1 Equipo de calentamiento 2 Termómetros
1 Soporte universal 2 Clamp o agarraderas
1 Tubo de prueba 1 Cronómetro
1 Vaso de pírex (500 CC) Agitador de vidrio
Naftalina Agua
Papel milimetrado
Al cambio de fase de sólido a líquido de una sustancia se le denomina fusión, la
temperatura asociada a este cambio se le denomina punto de fusión.
Al cambio de fase de líquido a sólido se le denomina solidificación, la temperatura
asociada a este cambio se denominada punto de solidificación.
En estos cambios de estado necesariamente interviene una energía de naturaleza
térmica, la cual es absorbida o disipada por el cuerpo. Esta tiene como fin hacer más
activas las moléculas que se encuentran ligadas por fuerzas atractivas; o en todo caso a
reagruparlas.
El punto de solidificación coincide con el punto de fusión y durante la solidificación, el
calor que fue absorbido en la fusión es liberado.

IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE
1. Coloque la naftalina y un termómetro,
que eventualmente pueda servir como
agitador (agite con cuidado), dentro del
tubo de prueba
2. Vierta 400 ml de agua al pirex
3. Coloque en el tubo de ensayo la naftalina
y el termómetro. Sumerja el tubo de
ensayo en el vaso de precipitado.
4. Coloque un termómetro adicional en el
agua para monitorear su temperatura
como se muestra en la figura N° 1.
5. Caliente el agua y registre los valores de
la temperatura del tubo de ensayo cada Figura 1
30 segundos hasta que la naftalina se funda y luego déjela enfriar hasta que
solidifique (Registre la temperatura durante todo el proceso).
TABLA N° 1
t
(min)
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
T (°C)
t
(min)
7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5
T (°C)
t
(min)
15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0
T (°C)
t
(min)
22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5
T (°C)
Incrementar tablas si fuera necesario
naftalinam

Registre la temperatura de fusión.
Indique en qué instante y a qué temperatura se realiza el proceso de solidificación.
t
=ciónsolidificaT
V. EVALUACIÓN
1. Trace la gráfica de la curva de solidificación: temperatura T versus tiempo t, y discuta
cada tramo de la gráfica.
2. ¿Coinciden el punto de fusión y solidificación en el proceso?
3. Si el punto de solidificación de la naftalina se considera 80°C ¿A qué se debe la
diferencia observada en la gráfica?
4. ¿Cuáles son las posibles fuentes de errores en este experimento?
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
5. ¿Es posible determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo que se desprende
en el proceso de solidificación?
6. Explique en qué consiste la fusión franca y la fusión pastosa.
VI. CONCLUSIONES
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
fusiónT
EXPERIMENTO N° 10
CAMBIOS DE FASE DE LA
NAFTALINA
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

EXP. N° 11 – CALOR ESPECÍFICO
56
CALOR ESPECÍFICO
EXPERIENCIA N° 11
Las moléculas tienen una estructura interna porque están compuestas de átomos que tienen diferentes grados de
libertad. La energía cinética almacenada en estos grados de libertad internos no contribuye a la temperatura de la
sustancia sino a su calor específico.
I. OBJETIVO
• Determinar el calor específico de objetos sólidos
1 Equipo de calentamiento 2 sugetador ( Clamp )
1 Soporte universal 1 Varilla metálica
1 Calorímetro de mezclas 1 Termómetro
1 Probeta graduada, 100 ml 1 Vaso de precipitado, 500 ml
1 Balanza Agua potable
Muestras metálicas
La cantidad de calor Q disipado o absorbido por cuerpos de la misma sustancia es
directamente proporcional a la variación de la temperatura T:
'
'
T
Q
T
Q
∆
=
∆
(1)
También, el calor cedido o absorbido por cuerpos distintos, pero de la misma sustancia,
son directamente proporcionales a la masa m:
'
'
m
Q
m
Q
= (2)
El calor específico (c ) de un cuerpo se define como:
dT
dQ
m
c
1
= (3)
Donde dQ es el elemento de la cantidad de calor que intercambian los cuerpos con el
medio que lo rodea, mientras que dT es el elemento de variación de temperatura que
experimentan los cuerpos.

57
La cantidad de calor transferida/absorbida por el cuerpo depende de las condiciones
en que se ejecuta el proceso. En la presente experiencia se utilizará el método de
mezclas y el proceso de medida se realizará a presión constante.
Medida del calor especifico de una muestra sólida
Método de mezclas
En un sistema convenientemente aislado para evitar perdida de calor, que contiene en
su interior agua cuya masa fue previamente medida, y un termómetro sumergido en el
para medir la temperatura inicial del agua, se introduce la muestra previamente
calentada, entonces la muestra de mayor temperatura transfiere energía calorífica al
agua que se encuentra en el calorímetro, Observándose luego un equilibrio térmico o
temperatura final entre la muestra y el agua.






+





=





−
ocalorímetrelpor
ganadoCalor
aguaelpor
ganadoCalor
muestralapor
perdidoCalor
La ecuación que rige este sistema está dado de la siguiente, manera
CALOHm QQQ +=− 2
(4)
En el equilibrio térmico
')( 22
TCemCemTCem CALCALOHOHmm ∆+=∆
Tm
TCemCem
Ce
m
CALCALOHOH
m
∆
∆+
=
')( 22
(5)
Donde
)100( F
o
TCT −=∆
)(' iF TTT −=∆
mm Masa de la muestra. OHm 2
Masa del agua, CALm masa del calorímetro
IV. PROCEDIMIENTO
DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN METAL
1. Dentro del calorímetro, vierta 150 ml de agua ( OHm 2
) y
mida la temperatura inicial del sistema Ti.
2. Con la balanza de tres brazos determine la masa del
cilindro de metal mm y anote este valor en la tabla 1.
3. En vaso de pirex vierta 500 ml de agua. Suspenda el
termómetro y los cilindros de metal como se muestra en

58
la figura y proceda a calentar el sistema con el mechero bunsen hasta que el agua
hierva a la temperatura de Co
100 , mantener la muestra durante 7 minutos,
4. Retire la muestra del pirex e Introduzca rápidamente dentro del calorímetro y cierre
herméticamente y espere 2 minutos para que llegue al equilibrio térmico
(temperatura final).
5. Con un termómetro mida la temperatura del sistema en equilibrio TF.
6. Con la ecuación (5) y los valores de la tabla 1, determine el calor especifico de cada
muestra mCe
Tabla 1
Muestra mm OHm 2 CALm iT FT T∆ 'T∆
1
2
3
V. EVALUACIÓN
1. Defina el calor específico de un material, cual es la diferencia con capacidad
calorífica.
2. Enumere y explique tres fuentes de error cometidos en este experimento.
3. ¿Qué es un calorímetro? y explique su uso.
4. ¿Cuál sería la diferencia si en vez de agua usamos aceite para determinar el calor
específico del aluminio?
5. Investigue cuántos tipos de calorímetros hay en el mercado y cuál es el uso de
cada uno de ellos.
VI. CONCLUSIONES
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………
EXPERIMENTO N° 11
CALOR ESPECÍFICO
FECHA:
V°B° del Profesor
ALUMNO:
MATRÍCULA:

Guia laboratorio fii 2017

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