TRABAJO COLABORATIVO 3LABORATORIO FÍSICA GENERAL No. 3

DENSIDAD DE LOS LÍQUIDOSDENSIDAD DE CUERPOS IRREGULARES

DEISSY SALAS ROVIRAC.C. 26274241

GRUPO 100413_34

TUTOR CEADINGENIERO: JACKSON URRUTIA CHALA

TUTOR VIRTUALFISICO: VICTOR MANUEL BOHORQUEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERIA DE SISTEMASCEAD QUIBDO

NOVIEMBRE DE 2011

PRACTICA 1

DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS

OBJETIVO: Observar que los líquidos tienen diferentes densidades.

MATERIALES

    ❖ Balanza    ❖ Picnómetro    ❖ Agua    ❖ Alcohol    ❖ Leche

PROCEDIMIENTO:

  1. Agregue agua al picnómetro hasta que este se encuentre lleno 50ml registre la masa del agua.

  2. Realice el mismo procedimiento para 3 tipos de líquidos diferentes. Manteniendo siempre las mismas condiciones experimentales

INFORME

  1. Realicé un análisis de la prueba y sus resultados.

Primer paso de la práctica: hallamos la masa del picnómetro, equivalente a 108 gr.

Segundo paso de la práctica: Agregamos al picnómetro 50ml de agua, luego el alcohol y después la leche y registramos su masa:

      Masa agua= 41.8g      Masa alcohol= 38.9g      Masa leche= 50.5g

En el proceso de medición se observa que cada uno de estos líquidos tiene una densidad diferente

  2. Determine la densidad de los diferentes líquidos.

DENSIDAD DEL AGUA

Picnometro: 108 grs vacío149.8 grs lleno (50 ml)d= 41.8 grs.

DENSIDAD DE LA LECHE

Picnómetro: 108 grs vacío158.5 grs llenod= 50.5grs

DENSIDAD DEL ALCOHOL

Picnómetro: 108 grs vacío146.9 grs llenod= 38.9grs

La densidad de los líquidos en algunos casos es diferente por ejemplo la densidad del agua y el alcohol, el agua tiene mayor densidad que el alcohol y menos que la leche, la densidad de esta última es mayor debido a muchos factores

PRACTICA 2

DENSIDAD DE CUERPOS IRREGULARES

OBJETIVO: Determinar la densidad de cuerpos irregulares midiendo indirectamente su volumen.

MATERIALES

-Balanza-Cuerpo irregular con densidad mayor que la del agua sujeto con una cuerda pr poderlo suspender.-Agua (densidad)-Vaso de precipitados o recipiente.

PROCEDIMIENTO:

1. Agregue agua al vaso de precipitados o al recipiente. Registre el valor de su masa. La cantidad de   agua debe ser suficiente para poder sumergir el cuerpo completamente pero   sin que llegue a tocar el fondo.

2. Nuevamente coloque el vaso con agua y el cuerpo sumergido completamente, pero sin tocar el fondo encima de la balanza y tome su marcación.

3. Mida la masa del cuerpo.

Repita lo anteriores pasos tres veces.

INFORME

Realice la diferencia entre el resultado del paso 2 y del paso 1. Aplique el principio de Arquímedes y concluya.

Determine la densidad del cuerpo.

Masa 1

Valor de la masa del agua= 248.5gr

Masa del cuerpo sumergible =34,8 gr Aproximadamente

Medición del cuerpo sumergido completamente pero sin tocar fondo: 251,9 gr

Masa 2

Masa del cuerpo sumergible =50 gr Aproximadamente

Medición del cuerpo sumergido completamente pero sin tocar fondo: 254,6 gr

Masa 3

Masa del cuerpo sumergible =100 gr Aproximadamente

Medición del cuerpo sumergido completamente pero sin tocar fondo: 260 gr

Aplicando el principio de Arquímedes:

E=∫fg

E=0,45297Kg m/s2

∑f=0

E-P1-(X)-N=0

E=w+P1(X)

CONCLUSIÓN

El tomar el principio de Arquímedes como método de obtención de la densidad y el volumen de los objetos, nos lleva a basarnos en resultados experimentales.   La exactitud está en el líquido desplazado por el sólido que corresponde a su volumen.   Pero esta precisión se pierde en la toma de valores, puesto que siempre existe un margen de error.

IMÁGENES TOMADAS DURANTE LA PRÁCTICA

PRACTICA 3

CALOR ESPECÍFICO DE LOS SOLIDOS

OBJETIVO: Determinar el valor del calor específico de un objeto metálico por el método de mezclas.

MATERIALES

        ❖ Un calorímetro.

        ❖ Un vaso de precipitados.        ❖ Una balanza.        ❖ Un termómetro.        ❖ Una pesita metálica.        ❖ Hilo de nylon.        ❖ Un reverbero.

PROCEDIMIENTO

  1. Ponga a calentar el vaso de precipitados.  2. Mida la masa de la pesita.  3. Introduzca la pesita en el vaso de precipitados, atada al hilo de nylon.  4. Mida la masa del calorímetro.  5. Agregue una cantidad conocida de agua al calorímetro a temperatura ambiente.  6. Mida la temperatura del calorímetro y del agua.  7. De acuerdo con el material del que está hecho el calorímetro, determine el calor específico del calorímetro (Por ejemplo, aluminio).  8. Cuando el agua del vaso de precipitados hierva, determine el valor de la temperatura de ebullición. Mantenga la ebullición.  9. Después de cierto tiempo (un minuto) saque la pesita del vaso de precipitados y sumérjala en el agua del calorímetro, tape herméticamente y agite suavemente con el agitador al interior del calorímetro, hasta que el sistema llegue al equilibrio térmico.  10. Tome la temperatura final al interior del calorímetro.  11. Determine una ecuación para la energía inicial del sistema: calorímetro, agua del calorímetro y pesita (antes de sumergirla).  12. Determine una ecuación para la energía final del sistema (después de agitar).  13. Las dos ecuaciones contienen una incógnita, calor específico de la pesita.  14. Aplicando el principio de la conservación de la energía, las dos ecuaciones se deben igualar. Despeje la incógnita.  15. Determine el calor específico de la pesita.

INFORME

Debe registrar los siguientes datos para la realización del informe

    ❖ Masa de la pesita    ❖ Masa del calorímetro    ❖ Masa del agua del calorímetro    ❖ Temperatura inicial del calorímetro y del agua del mismo.    ❖ Temperatura inicial de la pesita (la misma de ebullición)    ❖ Temperatura final del sistema.    ❖ Calor específico del agua.    ❖ Calor específico del calorímetro.    ❖ Calor que recibe el calorímetro.    ❖ Calor que recibe el agua del calorímetro.    ❖ Calor que da la pesita.    ❖ Calor específico de la pesita.

Determine a qué material (cercano) corresponde el calor específico de la pesita con ayuda de una tabla de calores específicos.

INFORME

Se define como calor específico al calor, por unidad de masa, necesario para incrementar la temperatura de un cuerpo un grado centígrado. En el caso de los sólidos y líquidos los datos que se manejan son los de cp, ya que las medidas de cv engendran presiones tan considerables que son prácticamente imposibles de realizar.

Las medidas experimentales de los calores específicos pueden realizarse por varios procedimientos. En esta práctica vamos a utilizar el método de las mezclas. La descripción del proceso que tiene lugar es la siguiente:

Se introduce en un sistema adiabático (calorímetro) una cantidad de agua de masa M a temperatura ambiente. Una vez alcanzado el equilibrio térmico, el calorímetro y el agua estarán a la misma temperatura T0. Si en ese momento, introducimos en el sistema una muestra del sólido a estudiar, de masa m y calor específico c, a una temperatura T1, el sistema constituido por el agua, el calorímetro y la muestra evolucionarán hacia un estado de equilibrio térmico a la temperatura T2.

Esta evolución se realiza a presión constante (P atmosférica) y sin intercambio de calor con el exterior (sistema adiabático), por lo que, Qabsorbido = Qcedido pudiendo plantear las ecuaciones siguientes:

Qabsorbido por el agua = M· c0 · (T2-T0) Qabsorbido por el calorímetro = K· c0 · (T2-T0) Qcedido por la muestra = m· c · (T1-T2)

Siendo: M = masa de agua introducida en el calorímetro. m = masa de la muestra metálica a estudiar. K = equivalente en agua del calorímetro. c0 = calor específico del agua (1 cal/gºC)

c = calor específico del metal.

T0 = temperatura inicial del sistema agua-calorímetro. T1 = temperatura inicial de la muestra metálica. T2 = temperatura final de equilibrio del sistema agua-calorímetro muestra.

La ecuación global es:

(M+K)·c0·(T2-T0) = m·c·(T1-T2) Y despejando c, podemos calcular el calor específico de la muestra metálica, según la ecuación:

(M+K)·c0·(T2-T0) c = (1) m · (T1-T2)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Cálculo del equivalente en agua del calorímetro, K

El calorímetro, en su conjunto, es un sistema adiabático. Por tanto, la cantidad de calor cedida por una cierta cantidad de agua, una vez dentro del sistema, la tomará el calorímetro y la invertirá en elevar su temperatura.

Se define como equivalente en agua del calorímetro, K, a la masa de agua, que para elevar su temperatura un grado centígrado, necesita la misma cantidad de calor que el calorímetro. Para determinar experimentalmente K, se toma una cantidad de agua de masa m (150 gr) y se calienta en un vaso de precipitados hasta una temperatura Ti, superior a la temperatura ambiente.

Previamente, se determina la temperatura inicial del calorímetro vacío, T0. Una vez determinada ésta, se introduce el agua caliente dentro del calorímetro y se espera hasta que se alcance la temperatura de equilibrio Tf, agitando, ocasionalmente, con el agitador. En estas condiciones, el calor cedido por el agua lo absorbe el calorímetro, pudiéndose plantear las ecuaciones siguientes:

Qcedido por el agua = m·c0· (Ti-Tf) Qabsorbido por el calorímetro = K·c0· (Tf-T0) m·c0· (Ti-Tf) = K·c0· (Tf-T0) m·(Ti-Tf) K =(2) Tf-T0

Siendo:

K = equivalente en agua del calorímetro. Práctica 3: Determinación del calor específico de sólidos

Introducción a la Experimentación Física

m= masa de agua introducida en el calorímetro. c0 = calor específico del agua. T0 = temperatura inicial del calorímetro vacío. Ti= temperatura inicial del agua. Tf = temperatura de equilibrio del sistema.

Para determinar con mayor exactitud el valor de K es preciso repetir la operación varias veces y tomar como equivalente en agua del calorímetro el valor medio (Km).

Cálculo de calores específicos de sólidos

Esta práctica consiste en el cálculo del calor específico de distintos metales. Para ello, se dispone de cuatro pesas cilíndricas: dos de aluminio, con masas diferentes, una de cobre y otra de plomo.

Las piezas metálicas se introducen todas juntas en un vaso de 1000 mL con agua, de tal forma que el agua las cubra. Se calienta el agua hasta que hierva (temperatura próxima a los 100 ºC) y se espera un cierto tiempo para tener la seguridad de que toda la masa metálica se encuentra a la misma temperatura, T1=100 ºC.

Previamente, se introduce dentro del calorímetro una cierta cantidad de agua, de masa conocida (M=150 gr) y se mide la temperatura del sistema (T0). Cuando las pesas metálicas alcancen la temperatura adecuada, se saca una de ellas y se introduce en el calorímetro, mientras las demás permanecen sumergidas en el agua hirviendo. Se espera hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio (T2) y se calcula el calor específico del metal, haciendo uso de la ecuación (1). Repetir este procedimiento con las pesas restantes.