calor, capaciad calorÍfica y entalpia

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

CURSO: TERMODINÁMICA DE MATERIALES

DOCENTE: Ing. Otiniano Méndez Dionicio dionicioo@hotmail.com

11 – 09 - 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA DE MATERILAES

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TEMA: CALOR, CAPACIAD CALORÍFICA Y ENTALPIA

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Se define como la cantidad de energía que fluye a través de los límites entre el sistema y el medio, como consecuencia de una diferencia de temperatura entre el sistema y el medio.

Calor:

Características: Es transitorio

El efecto neto del calor es cambiar la U del sistema y del medio de acuerdo con la primera ley.

Si el calor se retira del medio y se deposita en el sistema, q es positivo y si el calor se retira del sistema y se deposita en el medio, q es negativo.

Se define como la energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia. El concepto de calor, se usa para describir la energía que se transfiere de un lugar a otro.

Calor:

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PROCESOS ENDOTÉRMICO Y EXOTÉRMICO

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Un calentador se sumerge en una muestra de 200 g de H2O líquida a 100ºC en un recipiente aislado sobre una mesa de laboratorio a 1 bar de presión. En este proceso, un 10% del líquido se convierte en gas a presión de 1 bar. Para efectuar la transformación se hace fluir a través del calentador una corriente de 4 A procedente de una batería de 12 V durante1000 segundos. Las densidades del agua líquida y gaseosa en esas condiciones son, respectivamente 997 y 0.590 Kg/m3.

EJERCICIO 1:

a) Diseñe un sistema modelo y el medio que le rodea, que nos permita medir el calor y el trabajo asociado a esa transformación.

b) Calcule q y w para el proceso.

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La capacidad calórica, C, de cualquier sustancia se define como la cantidad de calor, Q, que se requiere para elevar la temperatura de una sustancia en un grado Celsius.

Capacidad Calórica:

Q = C ΔT c = C/n Q = nc ΔT Q = nL

La cantidad de energía en forma de calor que se requiere para cambiar la temperatura de una masa dada de materia, no es la misma para todos los materiales. Por ejemplo, el calor necesario para elevar la temperatura en un grado Celsius de un kilogramo de agua es 4186 J, pero el calor necesario para elevar la temperatura en 1º C de 1 kg de cobre es solo 387 J.

DONDE:Q: Cantidad de calor (J)C: Capacidad calorífica (J/K)c: Capacidad calorífica molar o calor específico (J/K.mol)n: cantidad de molesL: Calor latente (J/mol)ΔT: Cambio de temperatura

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EN RESUMEN:

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EJERCICIO 2:Calcular la cantidad de calor necesario para transformar un gramo de hielo a -30º C en vapor de agua hasta 120º C.

Figura 02. Gráfico de temperatura versus calor agregado para transformar 1g de hielo a -30º C en vapor de agua a 120º C.

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La entalpía, (simbolizada como H, también llamada contenido de calor) es la suma de la energía interna de la materia y el producto de su volumen multiplicado por la presión. La entalpía es una función de estado cuantificable; la entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente, en cambio la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida. La entalpía se puede aplicar únicamente a cuerpos a presión constante.

La entalpía,

H = U + PV

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a volumen constante a presión constante

∆U = Q + W

∆ U = Q - P ∆ V

∆ U = QV

∆ H = ∆ U + ∆(PV)

∆ H = Q - P ∆ V + V ∆ P + P ∆ V

∆ H = Q + V ∆ P

∆ H = QP

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EJERCICIO 3:a) La entalpia del NiO a 1600 ºC.

b) El calor requerido para aumentar la temperatura de 1 mol de NiO desde 25 ºC hasta 1600 ºC. Sabiendo que: ΔHº 298 ºK, NiO = -57.5 Kcal/mol Cp,NiO= 12.91 cal/ºK.mol