Este documento presenta las instrucciones para un laboratorio de termodinámica sobre el calor específico, calor latente y traspaso de calor. Incluye objetivos, conceptos clave, ecuaciones, una guía paso a paso para tres experimentos y configuraciones de medición.

1. Laboratorio 12
Termodinámica
Dr. Willy H. Gerber
Instituto de Fisica
Universidad Austral
Valdivia, Chile
Objetivos: Aplicar los conceptos de termodinámica.
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2. Repaso
Repaso & Complemento
(aspectos de turbulencia son complementarios)
Conceptos y Ecuaciones que debemos dominar
para poder aprovechar el laboratorio
Asista a clase teórica para comprender el significado
de los conceptos y ecuaciones!!!!
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3. Repaso
Contenido calórico:
q yg
En líquidos y gases en sólidos
Calor o Energía [cal, J]
Masa [kg]
M [k ]
Calor especifico [cal/g K°, J/kg K°]
Temperatura [K°]
Calor para el cambio de fase
Calor o Energía [cal, J]
Calor latente [cal/g,J/kg]
Masa [kg]
Masa [kg]
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4. Repaso
Calor especifico de mezclas:
Calor especifico mezcla [cal/g K°, J/kg K°]
Calor especifico material i [cal/g K°, J/kg K°]
Masa material I [kg]
Dilatación térmica:
Dilatación [m]
Dilatación [m]
Coeficiente de dilatación térmica [1/C°]
Largo del objeto [m]
Variación térmica [K°, C°]
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5. Repaso
Transmisión de calor:
Calor o Energía [cal, J]
Coeficiente de transmisión [cal/m2sC°,J/m2sC°]
Sección [m2]
S ió [ 2]
Largo del conductor [m]
Temperatura [K°, C°]
Tiempo [s]
p []
Traspaso de calor
Calor o Energía [cal, J]
Coeficiente de traspaso [cal/g,J/kg]
Sección [m2]
Temperatura [K C°]
Temperatura [K°, C ]
Tiempo [s]
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6. Misión
Misión
Estudiar como las cuerpos
varían su energía interna y el calor
varían su energía interna y el calor
que se asocia a un cambio de fase.
¿Cómo se mide el calor especifico de un cuerpo?
¿Cómo se mide el calor especifico de un cuerpo?
‐ ¿Cómo se mide el calor latente del agua?
‐ ¿Cómo afecta la perdida de calor del calorímetro la medición?
‐ ¿Cómo afectan elementos extraños la medición del traspaso de calor?
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7. Guía
1. Calor especifico del aluminio
Ayuda:
‐ determine el calor que el agua entregara al aluminio
determine el calor que el agua entregara al aluminio
(analítico)
‐ determine el calor que el aluminio recibirá del agua
(analítico)
‐ iguale las dos expresiones anteriores y despeje en
función del calor específico del aluminio (analítico)
‐ estime la temperatura del agua antes de la mezcla
(calculo)
‐ estime la temperatura del agua después de la mezcla
(calculo)
‐ determine los parámetros que le faltan
(analítico)
( lí i )
‐ calcule el calor especifico (calculo)
‐ que energía entrego el agua al aluminio (calculo)?
‐ como habrá afectado el resultado del experimento
p
que durante el proceso se evaporara agua?
(comentario)
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8. Guía
2. Calor latente del hielo
Ayuda:
‐d t i l l
determine el calor que el agua entregara al hielo
l t l hi l
(analítico)
‐ determine el calor que el hielo recibirá del agua
incluyendo el calor para derretirlo (analítico)
‐ iguale las dos expresiones anteriores y despeje en
función del calor latente (analítico)
‐ prepare el vaso Dewar pesándolo (medición)
‐ introduzca el agua caliente y vuélvalo a pesar
introduzca el agua caliente y vuélvalo a pesar
(medición)
‐ mida la temperatura del agua antes de la mezcla
(medición)
‐ estime la temperatura del agua después de la mezcla
(medición)
‐ pese el vaso Dewar una vez terminado el experimento
(medición)
‐ calcule el calor latente (calculo)
‐ repita los cálculos con los datos de la demostración
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9. Guía
3. Traspaso de energía y dilatación térmica
Ayuda:
‐ determine la ecuación de traspaso de calor para el
determine la ecuación de traspaso de calor para el
caso que el vaso Dewar solo pierde por las
superficies del agua (analítico)
‐ iguale el flujo de calor a la perdida de calor de la
mezcla (analítico)
l ( líti )
‐ calcule los coeficientes de traspaso de calor del
calorímetro para los cuatro casos usando las
curvas de las mediciones demostración:
+ agua caliente antes de introducir el aluminio
+ agua caliente con elementos de aluminio
+ agua caliente antes de introducir el hielo
+ agua caliente tras derretirse el hielo
+ agua caliente tras derretirse el hielo
considere “despreciable” el efecto de la rejilla y
de la termocupla (medidor) para la realización
del calculo
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10. Configuración
Configuración
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11. Viscosidad del medio
Experimento con mezclas
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12. Experimento de mezclas
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13. Experimento de mezclas
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14. Experimento de mezclas
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15. Experimento de mezclas
A=‐0.013 C°/s, B=92.8 C° y=Ax+B
/, y
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16. Experimento de mezclas
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17. Experimento de mezclas
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18. Experimento de mezclas
Peso de las masas
m =26.8 g
Peso del calorímetro sin agua
Mc=333.8 g
Peso del calorímetro con agua
Mc=517.5 g
Calor especifico del agua
C l ifi d l
ch= 1 cal/g = 4.1868 J/g
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19. Experimento de mezclas
A=‐0.013 C°/s, B=92.8 C° y=Ax+B
/, y
A=‐0.0078 C°/s, B=88.9 C° y=Ax+B
t 326 s
t=326 s
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20. Conducción térmica
Conducción térmica
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21. Conducción térmica
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22. CASSY Lab
CASSY Lab
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23. Ejecutar Programa
Ejecutar CASSY Lab. De estar enchufada la unidad de medición esta es reconocida
por el sistema:
Representación del sistema CASSY
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24. CASSY Lab
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