LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

Profesora: I. Q. Vianey Franco Garcia

Grupo: 10

Brigada: 1

Integrantes:

Fecha de Entrega: 17/03/2017

Semestre: 2017-2

Reporte: Practica 5: Conversión de Trabajo en Calor

Objetivos

• Determinar el trabajo y el calor asociados a un sistema mecánico.
• Obtener el valor experimental del equivalente mecánico del calor.

Material

• 1 Aparato del equivalente mecánico del calor
• 3 Masas de 100, 200 y 500 [g]
• 1 Termopar de cromel-alumel

Desarrollo

Poner las masas que proporciona el laboratorio al final de la cuerda que tiene el instrumento giratorio para generar fricción al iniciar las vueltas.

Medir la temperatura del cilindro de aluminio poniendo la punta del cable del termopar debajo de la agujeta que ayuda a realizar fricción entre los objetos.

Comenzar a dar las 300 vueltas a la manivela, llevando el conteo manual, es decir, contar una a una las vueltas, o bien se puede tomar el tiempo, que sería de aproximadamente 2.5 minutos si se realizan dos giros un 1 segundo.

Cada integrante del equipo puede realizar un ciclo de 300 vueltas.

En cada ciclo se debe tomar la temperatura inicial y final tomándola del mismo lugar del cilindro para obtener mayor exactitud y poder ver si existe alguna diferencia.

Registrar en las tablas las propiedades obtenidas en los tres ciclos.

Resultados

Tabla 1

Dónde:

T1 = Temperatura inicial

T2 = Temperatura final

N = Número de vueltas

DAl = Diámetro del cilindro de aluminio = 4.763 [cm]

cAl = Capacidad térmica específica del aluminio = 0.22 [cal/g°C]

mAl = Masa del cilindro de aluminio = 200 [g]

ms = Masa suspendida = 800 [g]

g = 9.78 [m/s2]

d= desplazamiento

∆U= Energía Interna

W= Trabajo

EMQ= Equivalente Mecánico del Calor

Para obtener el EMQ, hacemos uso de la siguiente expresión:

EMQ= W÷∆U

No conocemos W ni ∆U, pero tenemos los datos necesarios para obtenerlas por medio de las siguientes fórmulas:

Para W:

W= (F) (d);  F= (ms) (g);  d= (π) (DAl) (N);  W= (ms) (g) (π) (DAl) (N).

En vista de que todos los datos para obtener W son constantes podemos obtenerlo de una sola vez:

W= (0.8) (9.78) (π) (0.04763) (300)= 351.22

Para ∆U:

∆U= (mAl) (c) (T2-T1)

A diferencia de W, en esta expresión varía la temperatura, por lo tanto, obtendremos tres resultados:

∆U= (200) (0.22) (22-21)= 44

∆U= (200) (0.22) (24-22)= 88

∆U= (200) (0.22) (25-23)= 88

Ya que obtuvimos todos los valores W y ∆U, podemos obtener EMQ, al observar que dos ∆U dan el mismo resultado, solamente necesitamos dos resultados de la expresión:

EMQ= 351.22÷44= 7.9822

EMQ= 351.22÷88= 3.9911

Ahora para obtener %EE utilizamos la siguiente expresión:

%EE= |(EMQteorico-EMQexpermental)÷EMQteorico|

EMQteorico= 4.186 [J/cal], sustituyendo:

%EE= |(4.186-7.9822)÷4.186|= 90.68

%EE= |(4.186-3.9911)÷4.186|= 4.65

Con los resultados obtenidos ya podemos completar la tablas 2.

Tabla  2

Análisis de Resultados

Consideramos que el evento unos nos resultó como queríamos debido que al ser el primero, cometimos probablemente un error al dar las vueltas, aunque quizá el porcentaje de error realmente debía salir mucho menor si tomamos en cuenta decimales, los cuales no eran registrados por el termopar, ya que los valores de los eventos 2 y 3 al tomar la temperatura variaba entre 24-23 y 25-25 respectivamente, registrando al final las temperaturas registradas en las tablas.

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