Equivalente Calor-trabajo
AndyPal231917 de Abril de 2013
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Primera parte: Determinación de la capacidad térmica del calorímetro
Tabla 1.
Datos Experimentales
Tiempo (min) θ inicial (°C) Tiempo (min) θ inicial (°C)
0.5 23.7 5.15 46.7
1 23.7 5.30 46.7
1.5 23.7 5.45 47.1
2 23.7 6 47.1
2.5 23.7 6.15 47.0
3 23.7 6.30 47.0
3.5 23.7 6.45 46.3
4 23.7 7 46.7
4.5 23.7 7.15 46.5
5 23.7 7.30 46.5
Resultados:
Hoja de calculo
θ eq K dewar
46°C 52.46 cal/°C
Obtencion de K (constante del calorímetro):
Datos:
Masa del agua fría 100g
Masa del agua caliente 100g
Capacidad térmica especifica del agua 1 cal/g°C
Temperatura del agua fría 23.7°C
Temperatura del agua caliente 80°C
Q_ganado=〖-Q〗_cedido
Q_(H2O fría)+Q_K=Q_(H2O caliente)
m_(H2O fría)*C_(esp H2O)*ΔT+KΔT=-m_(H2O caliente)*C_(esp H2O)*ΔT
Se despeja K:
K=(-m_(H2O caliente)*C_(esp H2O)*ΔT-m_(H2O fría)*C_(esp H2O)*ΔT)/ΔT
ΔTagua caliente = 46°C – 80°C = -34°C
ΔTagua fría = 46°C – 23.7°C = 22.3°C
K=(-(100g*1 cal/(g°C)*-34°C)-(100g*1 cal/(g°C)*-22.3°C))/(22.3°C)=52.45 cal/(°C)
Segunda parte: Determinación del equivalente calor-trabajo.
Tabla 2.
Datos Experimentales
Tiempo (s) T inicial (°C) T final (°C)
10 24.4 24.4
15 24.4 24.5
20 24.4 27.2
25 24.4 31.1
30 24.4 32.5
35 24.4 33.3
40 24.4 36.1
45 24.4 37.3
50 24.4 39.3
55 24.4 41.3
60 24.4 43.5
65 24.4 44.5
70 24.4 48.5
75 24.4 49.7
80 24.4 51.5
85 24.4 53.0
90 24.4 60.0
95 24.4 65.2
Voltaje: 128.3 volts
Resistencia: 23.3 ohms
P=W_eléctrico/tiempo [1]
W_eléctrico=P*t [2]
P=V*I [3]
Ley de ohm:
V=R*I [4]
Despejamos intensidad de corriente de la ley de ohm:
I=V/R [5]
Ahora sustituimos la ecuación 5 en la 3
P=V(V/R)→P=V^2/R [6]
P=〖128.3V〗^2/23.3Ω=706.476 V^2/(V/A)=706.476V*A=706.476 W
El trabajo eléctrico es calculado a partir de la ecuación 2:
Para el tiempo 15:
W=706.47 J/s*15s=10597.14 J
Tabla 3.
Tiempo (s) Weléctrico (J)
10 7064.76
15 10597.14
20 14129.52
25 17661.9
30 21194.28
35 24726.66
40 28259.04
45 31791.42
50 35323.8
55 38856.18
60 42388.56
65 45920.94
70 49453.32
75 52985.7
80 56518.08
85 60050.46
90 63582.84
95 67115.22
Balance de energía:
Q_cedido+Q_absorbida=0
Q_(rest.)+Q_H2O+Q_K=0
Q_abs=Q_H2O+Q_K
Q_H2O=m_H2O*C_(esp H2O)*ΔT_H2O
QH2O = (300g) (1cal/g°C) (24.4°C – 27.2°C) = 840 cal
Q_K=KΔT_K
Q_K=52.46 cal/(°C)*23.7°C=1169.8558 cal
Tabla 4.
T inicial (°C) T final (°C) Tf – Ti (°C) QH2O (cal) Qabs = QH2O +QK (cal)
24.4 24.4 0 0 1169.8558
24.4 24.5 0.1 30 1199.8558
24.4 27.2 2.8 840 2009.8558
24.4 31.1 6.7 2010 3179.8558
24.4 32.5 8.1 2430 3599.8558
24.4 33.3 8.9 2670 3839.8558
24.4 36.1 11.7 3510 4679.8558
24.4 37.3 12.9 3870 5039.8558
24.4 39.3 14.9 4470 5639.8558
24.4 41.3 16.9 5070 6239.8558
24.4 43.5 19.1 5730 6899.8558
24.4 44.5 20.1 6030 7199.8558
24.4 48.5 24.1 7230 8399.8558
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