Experimentos
del tema
Temperatura
Dilatación
Energía calórica
Propagación del calor
Calorimetría
Cambios de estado
Instructivo de solicitud de experimentos en línea
Propiedades que cambian con el calor
Algunos materiales presentan propiedades que cambian con el calor, se pueden citar entre ellas: la variación de volumen, la resistencia eléctrica, el cambio de color. A estas propiedades se les conoce con el nombre de termométricas.
Distintos tipos de termómetros
Se dispone de un conjunto de termómetros de diferentes tipos en los cuales se puede apreciar su estructura y funcionamiento.
Termómetro de gas a volumen constante
Se dispone de un termómetro de gas en el cual se puede mantener el volumen constante durante el proceso de medición de temperatura.
Dilatación de un alambre
Se puede apreciar la dilatación lineal de un alambre por medio del giro de una aguja indicadora que se encuentra apoyada sobre él.
Dilatación con dispositivo amplificador
Por medio de una conexión especial de brazos, en contacto con el extremo de una varilla, se puede amplificar el efecto de dilatación y hacerlo de esta manera observable.
Balanza desequilibrada
Se dispone de una balanza, en la cual después de equilibrada se calienta uno de sus brazos. Se observa que debido a la dilatación producida en uno de sus brazos se desequilibra.
Dilatación de un líquido
Para observar la dilatación de un líquido se utiliza un pequeño envase que contiene alcohol coloreado. Este envase se encuentra sellado por un tapón que tiene un fino capilar. Al calentar el envase con las manos, se puede observar como sube el líquido por el capilar.
Dilatación de un agujero
Se dispone de una lámina metálica con un agujero circular en su parte central y de una esfera cuyo tamaño no le permite pasar a través del agujero de la lámina. Al calentar la lámina metálica se puede observar que la esfera puede pasar por el agujero debido a la dilación superficial.
Esfera colgante
Se dispone de una esfera metálica la cual pasa a través de un orificio a temperatura ambiente. Al calentarla, debido a su dilatación, no puede desplazarse a través de dicho orificio.
Esfera y anillo
En el extremo de una varilla, con un mango aislante, se encuentra una pequeña esfera de aluminio. Dicha esfera atraviesa un anillo metálico a temperatura ambiente, al calentarla en dicha posición no es posible que se pueda sacar a través del anillo.
Dilatación de un gas
Un Pyrex se llena parcialmente de agua y se cierra por medio de un pequeño globo. Al calentar el envase se puede observar que el globo se infla debido a la dilatación del aire contenido en él.
Surtidor de agua
Se tiene un pequeño Pyrex que está parcialmente lleno de agua y se encuentra sellado por un tapón que tiene insertado un fino capilar con uno de sus extremos introducido en el agua. Al calentar el frasco, se puede observar que debido a la dilatación del aire aumenta la presión sobre la superficie del agua contenida en el frasco y el líquido fluye por el capilar como un surtidor.
Espiral de varillas bimetálicas
Se dispone de una varilla bimetálica enrollada en espiral. Al calentarla, debido a la diferencia de dilatación de las varillas que la conforman, se curva y se puede observar el giro de una aguja en contacto con uno de sus extremos.
Termostato
Se dispone de un bombillo que tiene incorporado en su conexión un termostato, de tal manera que el calor que genera el bombillo calienta el termostato y desactiva el circuito.
Cubeta para hacer hielo
Utilizando una cubeta doméstica para hacer hielo se puede observar la dilatación anómala del agua.
Cilindros de hielo
Se dispone de varios tubos que se llenan de agua justo hasta su borde y se congelan, se puede observar como el hielo sobresale del tubo debido a la dilatación que experimenta el agua en ese estado.
Iceberg
En una caja de vidrio transparente que contiene agua, se coloca un trozo de hielo. Se puede observar que flota debido a la menor densidad que tiene el agua en ese estado.
Tambor metálico
Se dispone de un pequeño tambor metálico, lleno de agua, que tiene insertado un termómetro. Entorno a él se enrolla una cinta metálica de la cual cuelga una pesa. Al dar el tambor unas 100 vueltas se puede observar que la temperatura del agua aumenta.
Calor producido por un taladro
En un taladro se cambia la mecha metálica por otra de madera y se procede a taladrar con esta mecha un trozo también de madera. El calor generado por esta acción quema la mecha, lo cual se detecta por el humo que se produce.
Calor producido en una cuerda
Se dispone de una cuerda plástica gruesa. Al apretar con la mano dicha cuerda y desplazarla a lo largo de ella, se puede percibir el calor que se produce.
Varillas de distintos materiales
Se dispone de un conjunto de varillas de distintos materiales: madera, aluminio, hierro, madera, plástico entre otros. Las cuales al ser colocadas, con un extremo en una vasija con agua caliente, conducen el calor hasta el otro extremo en dependencia de su conductividad térmica.
Pequeños cilindros conductores
Se tiene un dispositivo con 6 varillas de distintos materiales, que tienen adheridas pequeñas esferitas por medio de cera. Estas varillas se introducen en un recipiente con agua caliente. Este dispositivo permite estudiar la conductividad térmica de los materiales de las varillas.
Varillas radiales
Se tiene un dispositivo con 6 varillas de distintos materiales: Aluminio, Bronce, Cobre, Hierro, Niquel-Plata y Niquel, dispuestas radialmente en un núcleo central que se puede calentar. En el extremo libre de cada varilla se adhiere por medio de cera una pequeña esferita metálica. Por medio de este dispositivo se puede estudiar la conductividad térmica de las varillas
Olla de metal
Se dispone de una olla de metal en la cual se coloca agua hirviendo. Por contacto manual con las paredes de ella se puede percibir que el metal es un buen conductor del calor.
Olla de arcilla
Se dispone de una olla de arcilla en la cual se coloca agua hirviendo. Por contacto manual con las paredes de ella se puede percibir que la arcilla no es un buen conductor del calor.
Utensilios de cocina
Se dispone de un conjunto de utensilios de cocina de distintos materiales, los cuales se introducen en una vasija con agua hirviendo. Se puede observar la diferencia en la conducción calórica de los distintos materiales.
Transmisión del calor por convección
Molinete giratorio
Se tiene un dispositivo que posee una rueda con aspas, la cual puede girar libremente sobre un soporte. Al encender las 4 velas que se encuentran en la parte inferior, la rueda gira impulsada por las corrientes de convección que ascienden desde las velas.
Corrientes de convección
Se tiene un rectángulo formado por un tubo circular y el cual posee una abertura en su parte superior. Por esta abertura se coloca un colorante que permite detectar el movimiento del agua al calentar uno de los extremos inferiores del tubo. Se pueden observar de esta manera las corrientes de convección en el líquido.
Volcán submarino
Se tiene un pequeño frasco que contiene agua caliente con colorante y el cual tiene un orificio en su tapa. Al colocar éste frasco dentro de un envase más grande de vidrio que contiene agua a la temperatura ambiente, se puede observar como ascienden las corrientes de convección del agua con colorante.
Hielo coloreado
Un trozo de hielo con colorante se coloca flotando en el agua. Al fundirse el hielo, se pueden observar las corrientes descendentes de convección.
Calentador de pan
Se tiene un dispositivo de uso cotidiano cuyo funcionamiento se basa en las corrientes de convección del aire caliente, que permiten calentar el pan sin que se queme.
Radiómetro
Se tiene un frasco de vidrio que posee en su interior un molinete giratorio. Sus aspas han sido pintadas por un lado negras y por el otro plateadas. Al iluminar dicho dispositivo con un bombillo, se observa que empieza a girar debido a la radiación desigual de los lados de sus aspas.
Superficies negras y reflectantes
Se tienen tres potes metálicos que poseen en su interior bombillos iguales. Uno de ellos se encuentra pintado de negro, otro de plateado y uno tiene un costado negro y el otro plateado. Al encender los bombillos y colocar las manos sobre los potes se puede sentir la diferencia de radiación de las superficies negras y reflectantes.
Termos
Se dispone de varios termos para mostrar su partes internas y explicar la utilidad de sus paredes reflectantes y el vacío entre ellas.
Interior de un termo
Se dispone de la parte interior de un termo en la cual se puede observar las paredes reflectantes y el espacio que existe entre ellas.
Distintas cantidades de una misma sustancia
Se proporciona la misma cantidad de calor a dos vasijas iguales que contienen diferentes volúmenes de agua. Se puede observar que el agua en cada una de ellas experimenta distinto incremento de temperatura. De esta manera se puede conocer cual de ellas tiene mayor capacidad calórica.
Calor específico
Igual cantidad de distintas sustancias
A dos vasijas iguales que contienen la misma cantidad de diferentes sustancias (agua y malta por ejemplo), se les proporciona la misma cantidad de calor. Se puede observar que las sustancias presentan un incremento distinto de temperatura. De esta manera se puede conocer cual de ellas tiene mayor calor específico.
Determinación de calor específico
Un trozo de metal previamente calentado o enfriado se coloca en un calorímetro que contiene agua a temperatura ambiente. Por medio de la variación de la temperatura del agua en el calorímetro se puede determinar el calor específico del trozo de metal.
Temperatura de fusión
Se coloca hielo en una vasija que contiene agua. Se observa que la temperatura del agua alcanza 0º C. Esta temperatura se mantiene mientras coexistan hielo y agua.
Temperatura de ebullición
Una vasija con agua que tiene un termómetro se coloca sobre una cocinilla encendida. Se puede observar el incremento de temperatura hasta 95º C (1.600 mts) punto en el cual empieza la ebullición. Esta temperatura se mantiene constante aunque el agua continúa recibiendo calor de la cocinilla.
Cambio de fase líquido-gas
Se coloca agua en un pyrex y se cierra, con un globo, la parte superior de él. Al hacer hervir el agua que se encuentra en el pyrex, la producción de vapor del cambio de fase hace que el globo se infle.
Condensación en un vaso con agua
Se coloca hielo en un vaso con agua. Al cabo de un tiempo, se puede observar las gotitas de agua que aparecen en la parte externa del vaso como producto de la condensación del aire en contacto con él.
Condensación en una olla con agua
Una olla tapada que contiene agua se coloca en una cocinilla, se puede observar en la parte interna de la tapa la condensación que se produce.
Aplicaciones
Cafetera
Este utensilio doméstico es un buen ejemplo para mostrar los cambio de estado agua-vapor y vapor-agua en los cuales se basa su funcionamiento.
Crióforo
Se dispone de un un dispositivo de vidrio, el cual se denomina crióforo, que posee dos bulbos y un tubo que los une. Un bulbo contiene en su interior un líquido que se evapora con facilidad al colocar sobre él las manos, esto aumenta la presión del gas en el bulbo lo cual permite desplazar el líquido al otro bulbo.
Regelación
Se cuelga de un trozo de hielo una pesa de 5 kilos por medio de un fino hilo metálico. Se puede observar que el hilo metálico funde el hielo por la presión que ejerce la pesa. Al desplazarse el hilo y cesar la presión sobre el hielo éste se vuelve a congelar. De tal manera, que el hilo metálico atraviesa el trozo de hielo sin cortarlo. Este fenómeno se conoce con el nombre de Regelación.
Calor y trabajo
Émbolo desplazable
Se dispone de un pyrex lleno parcialmente con agua y que tiene un tubo con un émbolo en su parte superior. Al hacer hervir el agua del pyrex, la presión ejercida por el vapor de la ebullición desplaza el émbolo hacia arriba.
Globo
Se coloca un poco de agua en un pyrex y se cierra la parte superior de él con un globo. Al calentar el pyrex se dilata el aire que está encerrado y el globo se infla, mostrando el trabajo realizado por el gas.
Máquina de Heros
Se dispone de un pyrex con dos picos curvos que apuntan en distinto sentido. En él se coloca agua que se calienta hasta que hierva. El pyrex gira debido a la expulsión a través de los picos del vapor producto de la ebullición.
Motor de dos tiempos
Se dispone de un dispositivo que representa un motor de dos tiempos, el cual tiene un corte transversal que permite observar sus partes internas y explicar su funcionamiento.
Teoría Cinética
Simulador del movimiento de partículas en un gas
Se dispone de un dispositivo que tiene pequeñas esferitas plásticas que representan las moléculas de un gas. Por medio de un vibrador se puede variar el movimiento de las mismas y se puede observar la presión que ejercen sobre una lámina metálica que puede desplazarse.
Movimiento de partículas en un líquido
Una vasija transparente con agua se ubica sobre un retroproyector. Se espolvorea sobre la superficie del agua algunas semillas de grama. Al calentar el agua se puede observar el movimiento de las semillas.
Procesos termodinámicos
Ebullición del agua
En una vasija con agua que tiene un termómetro y se encuentra sobre una cocinilla encendida, se puede observar que una vez alcanzada la temperatura de ebullición ésta se mantiene constante aunque el agua continúa recibiendo calor de la cocinilla.
Fusión del hielo
Se coloca hielo en una vasija que contiene agua. Se observa que la temperatura del agua alcanza 0º C. Esta temperatura se mantiene constante durante el proceso de fusión del hielo.
Olla a presión, primera etapa
El proceso térmico que se desarrolla en una olla presión de uso doméstico, desde el momento que se coloca al fuego hasta que escapa por primera vez aire a través de la válvula, corresponde a un proceso a volumen constante.
Olla a presión, segunda etapa
El proceso térmico que se desarrolla en una olla presión de uso doméstico, cuando ha entrado en funcionamiento la válvula, corresponde a un proceso que mantiene una presión constante.
Destape de una botella de resfresco
Al destapar una botella se refresco el gas contenido en ella se expande en un periodo de tiempo muy corto, por lo cual no alcanza a haber intercambio de calor con el medio, por lo tanto dicho proceso se puede considerar una expansión adiabática que enfría el gas y condensa el aire en contacto con él.
Extintor de incendios
Existe un tipo de extintores de incendio que contienen dióxido de carbono a alta presión. Al usar dichos extintores se libera el gas contenido en ellos en un proceso de expansión adiabática que hace que el gas salga a una baja temperatura.
Inflador de cauchos de bicicleta
La compresión de un inflador de bicicleta es un proceso que se realiza con rapidez, por lo cual no se produce intercambio de calor con el medio y por lo tanto puede ser considerado un proceso adiabático. La comprensión adiabática hace que el gas contenido en el inflador se caliente.
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