EXPERIENCIA Nro. 3 EQUILIBRIO TERMICOLABORATORIO DE FISICA II

INTEGRANTES NOMBRECODIGO

1JEAN CARLOS RIQUETT151210116

2JESUS RAMON LINDADO151210089

3WILMER ZANCHEZ151210098

4DAVIDSON ALBOR

5PEDRO NAVARRO151210197

GRUPO: C1DDOCENTE : Eduardo Martinez

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBEFACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA BARRANQUILLA 2013-01INTRODUCCION

La energa trmica es la forma de energa que interviene en los fenmenos calorficos, mientras que calor es la cantidad de energa trmica que pierde o gana un cuerpo, en contacto con otro a diferente temperatura. Por lo tanto podemos decir que calor es una forma de medicin de la energa trmica Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el de mayor temperatura le cede energa al de menor temperatura, y si estos llegan a igualar sus temperaturas se dice que se ha alcanzado el equilibrio trmico. En ese momento deja de haber flujo de calor entre los cuerpos.

MARCO TEORICO

Termodinmica Es la rama de lafsicaque describe los estados deequilibrioa nivel macroscpico.Constituye unateora fenomenolgica, a partir derazonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sinmodelizary sigue un mtodo experimental.Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio demagnitudes extensivastales como laenerga interna, laentropa, elvolumeno la composicinmolardel sistema,o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como latemperatura,presiny elpotencial qumico; otras magnitudes tales como laimanacin, lafuerza electromotrizy las asociadas con la mecnica de losmedios continuosen general tambin pueden ser tratadas por medio de la termodinmica.

CalorElcalores el proceso de transferencia deenerga trmicaentre diferentescuerposo diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo de energa siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren enequilibrio trmico(ejemplo: una bebida fra dejada en una habitacin se entibia).La energa puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son laradiacin, laconducciny laconveccin, aunque en la mayora de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sinoenerga interna. La energa existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energa se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.

TemperaturaLatemperaturaes unamagnitudreferida a las nociones comunes decaliente, tibio ofroque puede ser medida con untermmetro. En fsica, se define como unamagnitud escalarrelacionada con laenerga internade un sistema termodinmico, definida por elprincipio cero de la termodinmica. Ms especficamente, est relacionada directamente con la parte de la energa interna conocida como energa cintica, que es la energa asociada a los movimientos de las partculas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energa cintica de un sistema, se observa que ste se encuentra ms caliente; es decir, que su temperatura es mayor.En el caso de un slido, los movimientos en cuestin resultan ser lasvibracionesde las partculas en sus sitios dentro del slido. En el caso de ungas idealmonoatmicose trata de los movimientos traslacionales de sus partculas (para los gases multiatmicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta tambin).El desarrollo de tcnicas para la medicin de la temperatura ha pasado por un largo proceso histrico, ya que es necesario darle un valor numrico a una idea intuitiva como es lo fro o lo caliente.

Energa internaEnfsica, laenerga interna(U)de un sistema intenta ser un reflejo de la energa a escala macroscpica. Ms concretamente, es la suma de: laenerga cintica interna, es decir, de las sumas de las energas cinticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de laenerga potencial interna, que es la energa potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades. La energa interna no incluye la energa cintica traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energa potencial que el cuerpo pueda tener por su localizacin en un campo gravitacional o electrosttico externo.Si pensamos en constituyentes atmicos o moleculares, ser el resultado de la suma de laenerga cinticade lasmolculasotomosque constituyen el sistema (de sus energas de traslacin, rotacin y vibracin) y de laenerga potencialintermolecular (debida a lasfuerzas intermoleculares) e intramolecular de laenerga de enlace. En ungas idealmonoatmicobastar con considerar la energa cintica de traslacin de sus tomos. En un gas ideal poliatmico, deberemos considerar adems la energa vibracional y rotacional de las mismas. En un lquido o slido deberemos aadir la energa potencial que representa las interacciones moleculares.Desde el punto de vista de latermodinmica, en unsistema cerrado(o sea, de paredes impermeables), la variacin total de energa interna es igual a la suma de las cantidades de energa comunicadas al sistema en forma de calor y de trabajo(En termodinmica se considera el trabajo negativo cuando este entra en el sistema termodinmico, positivo cuando sale). Aunque el calor transmitido depende del proceso en cuestin, la variacin de energa interna es independiente del proceso, slo depende del estado inicial y final, por lo que se dice que es unafuncin de estado. Del mismo modoes una diferencial exacta, a diferencia de, que depende del proceso.

Equilibrio trmicoEl concepto deequilibrio trmicopuede extenderse para hablar de un sistema o cuerpo en equilibrio trmico. Cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran enequilibrio trmicose dice que el sistema mismo est enequilibrio trmicoo que estrmicamente homogneo.En realidad, el concepto de equilibrio trmico desde el punto de vista de la Termodinmica requiere una definicin ms detallada que se presenta a continuacin.Para poder dar una definicin ms precisa del concepto de equilibrio trmico desde un punto de vista termodinmico es necesario definir algunos conceptos.Dos sistemas que estn en contacto mecnico directo o separados mediante una superficie que permite latransferencia de calorlo que se conoce comosuperficie diatrmica, se dice que estn encontacto trmico.Consideremos entonces dos sistemas en contacto trmico, dispuestos de tal forma quenopuedan mezclarse o reaccionar qumicamente. Consideremos adems que estos sistemas estn colocados en el interior de un recinto donde no es posible que intercambiencalorcon el exterior ni existan acciones desde el exterior capaces de ejercertrabajosobre ellos. La experiencia indica que al cabo de un tiempo estos sistemas alcanzan un estado deequilibrio termodinmicoque se denominar estado deequilibrio trmico recprocoo simplemente deequilibrio trmico.

OBJETIVOS

1. Observar el fenmeno del equilibrio trmico entre dos sistemas.2. Representar grficamente la relacin existente entre la temperatura (T) y el tiempo (t).3. Deducir el comportamiento de las curvas de temperatura.

DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA

En la realizacin de la experiencia procedimos a hacer lo siguiente:

Introducimos el erlenmeyer de 100 ml dentro del beaker de 400 ml y depositamos dentro del erlenmeyer 100 ml de agua fra.

Se colocaron las dos termocuplas una dentro del beaker y otra dentro del erlenmeyer. Conectamos el sensor de temperaturas y este a su vez a la interfase.

En el beaker de 250 ml pusimos a hervir 160 ml de agua. Cuando el agua hirvi la agregamos por las paredes del beaker de 400 ml, evitando que cayera dentro del erlenmeyer.

Haga clic en el reloj del programa cassy lab y comience la toma de datos. En la ventana de visualizar parmetros de medicin escogimos un tiempo de 5 minutos y un intervalo de 1 segundo.

MATERIALES

Varillas soportes Nueces Beaker de 250 ml Erlenmeyer de 100 ml Beaker de 400 ml Aro con nuez o Trpode. Malla de asbesto. Termocupla Sensor de temperatura Interfase cassy lab P.C Windows Mechero de gas natural Probeta

GRAFICOS

OBSERVACIONES

Luego de realizar esta experiencia y segn los datos arrojados por el programa cassy lab nos pudimos dar cuenta que ambos cuerpos (agua) tenan distintas temperaturas, uno a 80C y el otro a temperatura ambiente entonces al agregar el agua a temperatura de 80C dentro del beaker que tena el agua con temperatura ambiente hubo una transferencia de calor ir del cuerpo de mayor temperatura al de menor.

De alguna u otra manera, alcanzaran temperaturas iguales finales gracias a la transferencia de calor que interactan los cuerpos, logrando un equilibrio trmico y, tendrn la misma temperatura mientras estn en contacto.

CONCLUSIONES

El equilibrio trmico es un tema muy importante en el estudio de la termodinmica ya que implica muchas otras variables para poder representar un equilibrio entre dos o ms cuerpos.

El equilibrio trmico se presenta en todas partes en cualquier tiempo ya que en el momento que 2 cuerpos tienen contacto comienza el proceso del equilibrio trmico, algunas veces el equilibrio se da de manera rpida o en algunas veces es un proceso que dura mucho tiempo o tal vez nunca pueda suceder.El equilibrio trmico se da en todas las sustancias pero el alcance del equilibrio trmico se da la mayora de las veces en mezclas de fluidos en un sistema cerrado.

CUESTIONARIO DE EVALUACION

RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 1. Como interpretaras t la siguiente frase: El calor no se tiene se transfiere

R= El calor no es algo que un cuerpo pueda contener, el mal llamado "calor" en realidad es ENERGA CINTICA MOLECULAR es decir que si las molculas se mueven ms rpido el cuerpo adquiere mayor temperatura, por el contrario, si la energa de las molculas disminuye el cuerpo pierde temperatura. En cuanto la energa deja de ser transferida, deja de ser calor. Est bien dicho decir: La materia contiene energa.

2. De la definicin de los siguientes conceptos:a) Energa Interna. b) Energa Trmica c) Calor

R=

Energa Interna

Enfsica, laenerga interna(U)de un sistema intenta ser un reflejo de la energa a escala macroscpica. Ms concretamente, es la suma de: laenerga cintica interna, es decir, de las sumas de las energas cinticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de laenerga potencial interna, que es la energa potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.1La energa interna no incluye la energa cintica traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energa potencial que el cuerpo pueda tener por su localizacin en un campo gravitacional o electrosttico externo.Energa TrmicaLaenerga trmica o calorficaes la parte deenerga internade unsistema termodinmicoenequilibrioque es proporcional a sutemperatura absolutay se transfiere en forma decalorenprocesos termodinmicos. Anivel microscpicoy en el marco de laTeora cintica, es el total de laenerga cinticamedia presente como el resultado de los movimientos aleatorios detomosymolculas, que desaparecen en elcero absoluto.CalorElcalores el proceso de transferencia deenerga trmicaentre diferentescuerposo diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintastemperaturas. Este flujo de energa siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren enequilibrio trmico(ejemplo: una bebida fra dejada en una habitacin se entibia).

3. Qu se quiere decir cuando se afirma que un termmetro mide su propia temperatura? Explica tu respuesta R= Al introducir el termmetro, no se mide inmediatamente la temperatura, sino hasta que el bulbo ha tomado la misma temperatura que la masa a medir y como la temperatura del cuerpo que est midiendo se pasa al cuerpo del termmetro, este mide la temperatura que tiene su propio cuerpo.

4. Qu diferencia hay entre evaporacin y ebullicin?

R= Se trata en ambos casos de cambios de estado lquido a vapor. En la evaporacin, el cambio es pausado, en la superficie del lquido y a cualquier temperatura, mientras que en la ebullicin, el paso es tumultuoso, en toda la masa lquida y a una temperatura determinada, para una presin concreta, llamada temperatura o punto de ebullicin

5. Qu diferencia hay entre contacto trmico y equilibrio trmico? Explica tu respuesta

R= Cuando tocamos cualquier cosa (una superficie, un objeto, otra persona...), en ese mismo momento, tenemos la sensacin de que se encuentra fro o caliente. La primera sorpresa que nos espera es que el fro, como entidad, no existe. Es slo una sensacin trmica. Lo que s existe es la energa interna que poseen todos los cuerpos y que puede transferirse de unos a otros. Con el contacto trmico, dos objetos que se estn tocando inician un intercambio de energa. El calor fluye del cuerpo ms caliente al ms fro, ms rpidamente cuanto mayor sea su diferencia de temperatura.

Entonces cuando se igualan las Temperaturas de dos cuerpos en cuyas condiciones iniciales tenan diferentes temperaturas. Al igualarse las Temperaturas se suspende el flujo de calor, el sistema formados por esos cuerpos llega a su EQUILIBRIO TERMICO.

REFERENCIAS

http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura Guia de laboratorio de Fsica II. Fsica calor ondas. Universidad Autnoma del Caribe.