Experiencia: Medición de la temperatura

Situación 1 

Tome la temperatura ambiente con el termómetro. Ahora introduzca el termómetro en un recipiente con agua sacada del grifo (500 ml) y determine su temperatura. 

 ¿Qué espera que suceda cuando el termómetro está dentro del agua? Explique y argumente. 

 Una vez realizada la experiencia qué puede decir en relación con lo expuesto anteriormente (confrontando con las ideas iniciales). 

 ¿Qué información da la temperatura en la situación estudiada?

Algunas preguntas antes de iniciar 

• Si la temperatura del ambiente se mantiene constante ¿Por qué tenemos la sensación diferente al tocar unos materiales que otros?

• ¿Es diferente la temperatura del mesón, del agua, del vaso y del ambiente?

• ¿El termómetro mide la temperatura del agua, del vaso, del termómetro o de todos?
• ¿Estos elementos constituyen un sistema?

...Manos a la obra...

Al sumergir el termómetro, esperábamos que éste indicará una menor temperatura, pues a partir de nuestra experiencia, tenemos la visión de que el agua de Bogotá es “muy fría”. 

Si bien, la temperatura del agua fue mas baja, pero luego de un tiempo, también estuvo a 20°C. 

T1= 19°C
T2= 20°C
T3= 20°C
TH2O= 18°C

Situación 2

Tome 500 ml de agua y caliéntelos hasta 50º (manteniendo el termómetro dentro del recipiente). Retire el recipiente de la fuente y observe qué pasa con la temperatura del agua.

De acuerdo con la experiencia hasta donde cree que puede llegar la temperatura una vez retirado el recipiente, explique.

Una vez realizada la experiencia contraste con las ideas anteriores.

De acuerdo con la situación ¿cuál es la condición para que sea posible el cambio de temperatura?

preguntas Iniciales

• ¿Este montaje se puede considerar como un sistema?
• ¿El agua se calienta homogéneamente?
• ¿Cuál es la diferencia de sostener el termómetro con un soporte y con la mano?
• ¿Influye la posición del termómetro dentro del vaso?
• ¿El termómetro mide la temperatura del agua, del vaso, del termómetro o de todos?

Al retirar el recipiente, la temperatura aumentó 1°C y se mantiene por un minuto, luego comienza a disminuir la temperatura. Pensábamos que disminuiría hasta alcanzar la temperatura ambiente (20°C) al retirarla del cuerpo fuente. Tardó mucho tiempo en disminuir la temperatura. Al cabo de 1 hora solo bajó  hasta 36°C. Por razones de tiempo no fue posible finalizar la experiencia. La condición es que cuerpo-cuerpo / cuerpo-sistema / sistema-sistema  (donde uno sede y el otro absorbe) se encuentren a diferente temperatura para que exista un cambio.

La diferencia entre la elevación de la temperatura con relación al tiempo hasta alcanzar los 51°C tiene mayor pendiente (como se muestra en la gráfica) y ocurre en menor tiempo. A diferencia de lo que ocurre después de alcanzar la temperatura máxima. Es decir que el tiempo para disminuir la temperatura del agua es mayor.

¿Por qué sucede esto?

¿Influye la temperatura de la estufa en la ganancia de temperatura y la temperatura del ambiente en la pérdida de la misma en este fenómeno?

Situación 3

Tome 500 ml de agua a temperatura ambiente. 

•  Caliente el agua, mida su temperatura cada minuto hasta que ésta llegue a la temperatura de ebullición. 
• Una vez que el agua llegue a la temperatura de ebullición retírela de la fuente y mida su temperatura cada minuto hasta que llegue a la temperatura ambiente. 
•  En cada uno de los casos anteriores haga las gráficas de temperatura con relación al tiempo. 
•  De acuerdo con los datos y las gráficas explique de qué depende la variación de la temperatura.

Tabla de datos por minuto (tiempo con relación a la temperatura)

En la gráfica podemos observar algo similar al ejercicio anterior, en este caso el punto de ebullición se alcanzó a los 91.5°C, posteriormente se alejo el vaso de la estufa y la temperatura del agua empezó a bajar.

 

Las burbujas se forman en el fondo recipiente porque allí, en contacto con la fuente, el calor es más intenso y el agua se evapora antes. El agua en forma gaseosa tiene una menor densidad que el resto líquido, y por eso el vapor sube hacia la superficie en forma de burbujas.

Algunas preguntas finales 

• ¿El tipo de sistema influye en la variación de la temperatura?
• ¿Es lo mismo hablar de transferencia de energía y transferencia de calor?
• ¿De qué da cuenta la temperatura?
• ¿Por qué la medición en instrumentos como el termómetro puede tener errores?
• ¿Qué implicaciones tiene hablar de equilibrio en Ciencias?
• Si hablamos de Equilibrio térmico ¿es posible hablar de desequilibrio térmico?
• ¿Las propiedades del agua influyen en cada situación antes planteada?
• ¿El agua cambió?
• ¿Cómo funciona el termómetro?