PREPARACION PARA EL LABORATORIO NRO 1

LABORATORIO DE FSICAPFR

TEMA: Anlisis Grafico. Cantidad de CalorCODIGOGG1010

SEMESTREI

GRUPOH

1. Introduccin

El laboratorio es para al finalizar ste, se logr un optimo aprendizaje sobre el uso de los programas Pasco Capstone y Data Studio.Donde se introducen datos para posteriormente obtener resultados precisos, donde se puede observar diferentes graficas que requiramos y as aprender a analizarlas, comprenderlas.

El experimento consiste bsicamente en la obtencin de datos que refieran de calor en base a cuadros que brindan datos a travs del Pasco capstone, tambin se usar el software Data Studio que con la ayuda de un sensor que funciona mediante la conexin usb, en conclusin el presente experimento tiene como fin analizar la cantidad de calor a travs del software mencionado para evaluar distintas operaciones con los datos obtenidos.

2. Objetivos:

Familiarizarse con el software a utilizar en las sesiones de laboratorio

Comprender y aplicar los procesos de configuracin, creacin, y edicin de experiencias en fsica, utilizando la pc y sus sensores.

Verificar los resultados de anlisis proporcionados por el software, con los modelos matemticos dados en clase y establecer las diferencias.

Determinar relaciones matemticas entre las variables fsicas que intervienen en un experimento.

Estudiar la cantidad de calor que absorbe un lquido, dependiendo de las variaciones de la temperatura, durante un intervalo de tiempo.

Realizar un estudio comparativo de la cantidad de calor absorbido por un lquido en funcin de su masa

3. Fundamentos tericos

0. Cantidad de calor.

Cuando una sustancia se le aade energa sin hacer trabajo usualmente suele aumentar su temperatura. La cantidad de energa necesaria para incrementar en cierta cantidad la temperatura de una masa de una sustancia vara de una sustancia a otra. Tengamos en cuenta que no slo se puede cambiar la temperatura de un cuerpo por transferencia de calor, tambin se puede cambiar la temperatura de un sistema al realizar un trabajo sobre el mismo. La capacidad calorfica C de una muestra particular de una sustancia se define como la cantidad de energa necesaria para aumentar la temperatura de esa muestra en 1 C. A partir de esta definicin se ve que el calor Q produce un cambio T de temperatura en una sustancia entonces: Q = C T

El calor especfico c de una sustancia es la capacidad calorfica por unidad de masa. As pues, si la energa Q transferida por calor a una masa m de una sustancia cambia la temperatura de la muestra en T. Si el sistema tiene una temperatura inicial T0 incrementa o disminuye su temperatura a un valor T, la cantidad de calor Q que gana o pierde el sistema est dado por:

Q = m c (T T0) Si la cantidad de calor es suministrada en forma constante a medida que transcurre el tiempo, el flujo calorfico Q ser pues constante. Por definicin del flujo calorfico y usando la ecuacin (2) tenemos:

Donde el ltimo trmino en la ecuacin (3) es igual a cero, puesto que la temperatura inicial T0 tiene un valor fijo. Estableciendo una dependencia de la temperatura con el tiempo se puede escribir:

(7)

(8)

Cagua= 1 Cal / g C =4186 J / kg C

La ecuacin (5) muestra la relacin lineal que existe entre la temperatura en el sistema y el tiempo. Nota: El calor especfico puede ser considerado constante en la experiencia, puesto que su variacin con la temperatura es muy pequea.

1. Materiales y equipos de trabajo

Figura1. Programa Data Studio Figura 2. Bases

Figura 3. Pinza universal Figura 4, Nuez doblada

Figura 5. Matraz y recipiente Figura 6. Sensor de temperatura

Figura 7. Cocina elctrica, fuente de calor

Figura 8. Varillas

1. Procedimientos y resultados

Mtodo de los mnimos cuadrados.Tomemos como ejemplo ahora la relacin entre la deformacin y fuerza aplicada a un soporte (ley de Hooke). Medimos la deformacin que produce el peso de 5 masas diferentes a partir de la posicin de equilibrio (x = 0) de un resorte. Se obtuvieron los siguientes datos.

TABLA 1PESO(N)DEFRMACION(mm)

0.39

1.215

1.624

2.227

3.749

Usando el mtodo de mnimos cuadrados halle los valores de m y b.

TABLA 2XiYiXiYiXi2

0.392,70,09

1.215181,44

1.62438,42,56

2.22759,44,84

3.749181,313,69

Xi=9 Yi= 124 XiYi=249,8 Xi2=13,69

m= 0,0119 m/Nb= 0,003233 m/N

Figura 9. Uso del Capston, anlisis tabla 1

Usando el programa Capston

Haga clic sobre el icono de Tabla y grafico e introducir datos y seguidamente ingresara los siguientes datosAhora tomemos como ejemplo el movimiento en una dimensin con aceleracin constante.

Figura 10. Colocando datos en programa CapstoneTiempo(s)Posicin(m)

0.000.85

0.250.85

0.500.50

0.751.85

1.001.60

1.253.55

1.502.05

1.755.30

2.004.65

2.255.10

2.506.49

2.755.80

3.009.04

3.259.25

3.5010.71

3.7510.50

4.0014.05

4.2512.25

4.5015.10

4.7516.30

5.0017.65

5.2519.95

5.5020.20

5.75 22.40

6.0022.56

6.2525.35

6.5024.90

6.7528.85

7.0030.22

7.2532.50

Tabla 3

Figura 11. Grafica de tabla 3

Figura 12. Aplicando ajuste de curva ya que es una funcin cuadrtica

Figura 13. Anlisis de grafico.

Aplicacin, Determinacin de la cantidad de calor.Figura 14. Armado de montaje

Montaje experimental

Ingresar al programa Pasco capstone, hacer clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocer el sensor de temperatura previamente insertado a la interfase USB Link.Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic sobre el icono configuracin y se configura para que registre un periodo de muestreo de 1Hz en C.Luego presione el icono del sensor de temperatura luego seleccione numrico y cambie a 2 cifras despus de la coma decimal, segn datos proporcionados por el fabricante el sensor mide en el rango de -35 C a 135C con un paso de 0.01 C.Una vez calibrado el sensor arrastramos el icono Grafico sobre el icono sensor de temperatura y seleccionamos la grfica temperatura vs tiempo, luego hacemos el montaje de la figura 14.Inicie la toma de datos encendiendo el mechero y oprimiendo el botn inicio en la barra de configuracin principal de Pasco capstone. Utilice las herramientas de anlisis del programa para determinar la pendiente de la grfica.

-Interrumpir las mediciones a los 75 C en cada caso.

TABLA 4

Masa de agua(g)45 gVolumen del agua(cm3)45 cm3

Temperatura inicial(C)25.4CIntercepto18.6

Tiempo total (s)658.7Pendiente0.061

Figura 15. Grafica obtenida al calentar 45g de agua.

Se repite el procedimiento anterior cambiando la cantidad de agua en el matrazTABLA 5

Masa de agua(g)90 gVolumen del agua(cm3)90 cm3

Temperatura inicial(C)25,2 CIntercepto27.1

Tiempo total (s)862.5sPendiente0,0540

Figura 16. Resultado luego de realizar lo pedido en tabla 5.

Figura 17. Realizando experiencia de cantidad de calor.

1. Observaciones y conclusiones:

Se observa en el laboratorio las diferentes graficas como comprenderlas as como analizarlas

Usar el programa Capstone para su posterior anlisis de datos en tablas, datos que nosotros insertamos.

Analizar e interpretar los grficos obtenidos.

Al usar el programa Data Studio primero se aprende a configurar para tener datos requeridos, configurar por ejemplo en este caso los hertz.

Se observ cual es la temperatura del agua en ambiente.

Se observ la variacin que hay entre el punto de ebullicin del agua aqu y sobre el nivel del mar, ya que este depende de la presin atmosfrica.

Hallamos la pendiente generada por los datos obtenido midiendo la temperatura cada cierto lapso de tiempo hasta llegar a los 75C.

Se concluye que la grafica de la aceleracin es cuadrtica, al darnos una como resultado una curva.

Se concluye que en este laboratorio aprendimos a analizar e interpretar los distintos grficos luego de introducir datos en los programas ya vistos como son Pasco Capstone y el Data Studio.

Se concluye que los datos obtenidos por teora varan a lo que el Pasco nos da. Hay un pequeo margen de error entre ambos, siendo de mayor precisin y optimo usar el software.

1. Bibliografa:

Grficos estadsticos [en lnea ] Recuperado el 24 de marzo del 2014:http://html.rincondelvago.com/graficos-estadisticos.html

Cantidad de calor,profesorenlinea[en linea] Recuperado el 24 de marzo del 2014:

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Calor_Cantidad.html

Gua de Laboratorio de Fsica ondas y calor TECSUP

1. Cuestionario:

1 Segn los resultados de las tablas responder.

a. Cul es el valor de m en unidades del Sistemas Internacionales (SI)?

b. Escriba entonces la expresin final de la ecuacin en unidades SI.

D=0.003320.0119.p

c. Al proceso de hallar resultado no medido entre valores medidos, con la ayuda de la ecuacin de la recta se le llama interpolacin. Halle la deformacin si le hubisemos puesto un peso 1.4 N.

D=11,9315(1,4)3,3233 D=20,022N/mm

d. Al proceso de hallar resultados no medidos fuera de los valores registrado se le llama extrapolacin. Halle la deformacin par un peso de 5 N.

D=0,00332 0.0119 (5)=0.06282

2 Segn los resultados de las tablas responder:

a. Qu tipo de ajuste uso? Por qu?

Se us el ajuste cuadrtico debido a que la ecuacin es cuadrtica. Por lo tanto es una curva.

b. Cul es valor de la posicin inicial? Qu variable es en la ecuacin?

0.413m

c. Cul es valor de la velocidad inicial? Qu variable es en la ecuacin?

1.37=

d. Cul es la aceleracin del mvil? Qu variable es la ecuacin?

0.368m/s2

e. Del men estadstica obtenga los valores mximo y mnimo de la posicin y la desviacin estndar.Min =0.50Max =32.50 Media =12.68Desv.est.=9.79

3 Segn los resultados de las tablas responder:

a. calcule el flujo de calor para ambas cantidades de agua.

Q0=0.167251=4.175Q0=0.112501=5.6

b. calcule el flujo de calor absorbido por el agua. Q=4.1754.5=18.7875

c. Qu relacin existe entre los pendientes de las diferentes grficas y la cantidad de calor absorbido pralos diferentes casos?

Si una aumenta la otra tambin por lo tanto es directamente proporcional.

d. Qu le sucedera a las grficas si el agua es cambiada por volmenes iguales de un equilibrio de mayor calor especifico?, explique su respuesta.

No cambiaria ya que si aumenta el calor especfico su ebullicin sera ms rpido pero el grafico no se alterara.

e. Cul es la razn de no llegar hasta los 1000C en esta experiencia?

La razn es debido a que punto de ebullicin depende de la presin atmosfrica y sta vara dependiendo la zona.