capacidad_termica

7/22/2019 capacidad_termica

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXCO

FACULTAD DE QUMICA

LABORATORIO DE TERMODINAMICA

Prctica N 6 Capacidad trmica

Profra.:Xochitl Aravalo Mora

Integrantes:

Aguilar Maltos OrlandoMartnez Margarito Pamela

Mayol Gonzlez Jenny

Grupo: 20

Fecha de entre: 15 / 10 / 2012


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CAPACIDAD TERMICA

Cuestionario previo

1. Si en una misma fuente de energa se colocan un gramo de agua y un gramo demetal y reciben la misma energa trmica. Cul de las siguientes aseveraciones es

correcta?a) El cambio de temperaturas de ambas sustancias es el mismob) El gramo de agua eleva mas su temperaturac) El gramo de metal eleva mas su temperatura

2. Qu propiedad de los materiales permite responder la pregunta anterior?*La capacidad trmica y la capacidad trmica especifica, estas evalan el incremento deenerga que tiene la masa de una sustancia.La capacidad trmica especfica es una magnitud fsica que se define como la cantidad decalor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema

termodinmico para elevar su temperatura en una unidad (K C).QfQi = m Ce (Tf-Ti)

La capacidad trmica es aumento de temperatura que recibe una sustancia cuando se leaplica calor.

C = QfQi (Tf-Ti)

3. Por qu el agua es un excelente refrigerante?*La cantidad de energa que se debe suministrar para que esta eleve su temperatura en 1grado es mucho mayor en comparacin con otras sustancias.

4. Por qu los mares y lagos permanecen a temperaturas relativamente constantes?*Porque el agua tiene una alta capacidad calorfica, es decir, puede absorber el calor de laradiacin solar o el de la superficie terrestre, aumentando poco su temperatura. (Lascorrientes en el interior de los mares y lagos puede repartir el calor de las capas de aguams calientes hacia otras ms fras.)

5. Por qu durante el da la arena de una playa quema los pies y el agua de mar no?Por las noches, Cmo es la temperatura del agua con respecto a la de la arena?por qu?

*El agua es el componente principal del mar y lagos tiene una capacidad trmica mayor conrespecto a la arena, lo que indica que necesita de ms energa para elevar una gradocentgrado su temperatura, en cambio la arena necesita de menos energa para lo mismo,por lo que tiene mayor facilidad para elevar su temperatura. (Calor especfico de arena0.191 cal/gC y calor especfico del agua 4.134 cal/gC).


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Por la noche la temperatura del agua es mayor porque al tener mayor capacidad trmicatarda ms tiempo en disminuir su temperatura a comparacin con la de la arena.

Datos experimentales

Parte uno.

Evento T inicial T final T inicial T final1 41 39 21.5 22.32 51 48 21.5 22.63 60 57 21.5 22.84 70 66 21.5 23.25 80 75 21.5 24.1

Resultados.

1. Cmo se calcula el calor ganado por el agua?Q =c m T calculamos Q ganado, sabiendo que la masa del agua fue de 150g y posee unacapacidad trmica de 1 cal/gC. QH2O= (150g) (1cal/gC) (0.8C) = 120cal

2. Cmo se calcula el calor cedido por los cilindros metlicos?Para obtener Q cedido, sabemos que Q ganado = - Q cedido

Agua MetalEvento T H2O Q ganado T metal Q cedido

1 2 300 -0.8 - 3002 3 450 -1.1 - 4503 3 450 -1.3 - 4504 4 600 -1.7 - 6005 5 750 -2.6 - 750

Q ganado = (1cal/gC) (150 g) (2C) = 300calQ ganado = (1cal/gC) (150 g) (3C) = 450calQ ganado = (1cal/gC) (150 g) (3C) = 450calQ ganado = (1cal/gC) (150 g) (4C) = 600calQ ganado = (1cal/gC) (150 g) (5C) = 750cal


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3. Trazar un grafico del calor cedido por el metal contra cambio de temperatura delmismo. Indicar en qu cuadrante del eje cartesiano debe ubicarse este grafico. Qutipo de comportamiento se observa? Qu informacin proporciona este grafico?

Parte dos.

Datos experimentalesN de cilindros Masa del metal Ti del metal Ti del agua T final

1 2 72.5 22 22.42 3 72.5 22 22.63 3 72.5 22 22.54 4 72.5 22 22.45 5 72.5 22 22.6

1. Calcular la capacidad trmica para cada caso a partir de los datos experimentalesobtenidos.2. Elaborar un grafico de la capacidad trmica contra la masa del metal. Qu tipo de

comportamiento se observa? Qu informacin proporciona este grafico?

N de cilindros Masa del metal T del metal T del agua Capacidad trmicadel metal

1 4.40 -50.1 0.4 1.192 4.42 -49.9 0.6 1.803 4.42 -50 0.5 1.54 4.38 -50.1 0.4 1.195 4.42 -49.9 0.6 1.80

Q = (1cal/gC) (150 g) (0.4C) = 60 calQ = (1cal/gC) (150 g) (0.6C) = 90 calQ = (1cal/gC) (150 g) (0.5C) = 75calQ = (1cal/gC) (150 g) (0.4C) = 60calQ = (1cal/gC) (150 g) (0.6C) = 90cal

Q agua=m agua*c agua*T agua

Q agua= - Q metal C= - Q/T metal

C = -60 cal / -50.1C = 1.19C = -90 cal / -49.9 C = 1.80C = -75 cal / -50 C = 1.5C = -60 cal / 50.1 C = 1.19C = -90 cal / 49.9 C = 1.80


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Reflexionar y responder

1. Cmo es la capacidad calorfica especfica de las sustancias cuyo aumento detemperatura es mayor: grande o pequea?

*Pequea, debido a la termo-ductilidad de los materiales, los materiales ms dctilesposeen una capacidad trmica especfica baja, pero pueden experimentar cambios detemperatura muy acelerados. Adems su masa es la misma y no importa lo caliente queest.

2. En los viejos tiempos era comn llevarse objetos calientes a la cama en las noches frasde invierno. Cul de estos objetos sera ms eficaz: un bloque de hierro de 10 kg o unabotella con 10 kg de agua caliente a la misma temperatura? Explicar la respuesta.

*Seria ms eficaz la botella con agua; su capacidad trmica especfica es mucho mselevada que la del metal y disipa el calor ms lentamente.

3. Dentro de un recipiente adiabtico se ponen en contacto 100 g de oro a 100 C con 12 gde cobre a 0 C. Si la temperatura de equilibrio es de 73.5 C y la capacidad trmicaespecfica del oro es 6.147 cal/molC, cul es el valor de la capacidad trmica especficadel cobre en cal/gC?

*Se plantea un balance del flujo de calor, como el recipiente es adiabtico, entonces el flujode calor es cero, que es igual al calor que el oro le transfiere al cobre, es decir, el calor

perdido por el oro es igual al calor ganado por el cobre.

Q = 0 0 = Q (Cu) + Q (Au)

Q = m q (Tf-Ti); donde m es la mas, q es la capacidad trmica y Tf-Ti es el cambio detemperatura.

Se pasa Au a moles:

100 g*(1 mol/197 g) = 0,508 moles de Au

Entonces

0 = 12g*q (Cu)*(73,5 - 0)C + 0,508 mol*6,147cal/mol C*(73,5C-100C)

0 = q(Cu)*(882gC) - 82,75cal

q(Cu) = 82,75cal / 882gC = 0,0938 cal/g C


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Aplicacin del lenguaje termodinmico1. Al sumergir las piezas de metal en el bao de agua, qu materiales alcanzan elequilibrio trmico?

* Las piezas de metal.

2. Cmo son las paredes o fronteras de las piezas de metal empleadas?

* Rgidas y diatrmicas.

3. Qu parmetros experimentales se modifican durante cada una de las etapas de laprctica?

*La temperatura de los materiales y el volumen del agua.

4. Qu parmetros experimentales se mantienen constantes durante cada una de las etapasde la prctica?

* La masa del metal y la temperatura ambiente.5. En esta prctica no se toma en cuenta al calormetro (vaso, termmetro, tapa) al plantearlos balances energticos. Cmo afecta esto a los resultados?

*Arroja un pequeo porcentaje de error en base a la comparacin de los resultadosobtenidos con respecto a las constantes estipuladas en la literatura.

6. Explicar cul es la diferencia entre capacidad trmica y capacidad trmica especfica.

*La capacidad calorfica (C) de una sustancia es el calor que se ha de suministrar a unacantidad especfica para aumentar su temperatura una unidad. Se suele distinguir entrecapacidad calorfica a presin constante, Cp = (dq/dT)p y capacidad calorfica a volumenconstante, CV = (dq/dT)v

*La capacidad calorfica especfica (c) es la capacidad calorfica por unidad de masa.

Conclusin

La capacidad trmica de un sistema expresa la cantidad de calor que es capaz de adquirir

cuando su temperatura aumenta, puede interpretarse tambin cmo una medida de inercia

trmica,ya que indica la mayor o menor dificultad que tiene un cuerpo para experimentar

cambios de temperatura cuando se le est suministrando calor.

Con la realizacin de este experimento se deduce que la capacidad trmica es unapropiedad extensiva e intensiva, dependiendo desde qu punto se le estudie.

Bibliografa
http://www.caloryfrio.com/inercia-termica.htmlhttp://www.caloryfrio.com/inercia-termica.htmlhttp://www.caloryfrio.com/inercia-termica.htmlhttp://www.caloryfrio.com/inercia-termica.htmlhttp://www.caloryfrio.com/inercia-termica.htmlhttp://www.caloryfrio.com/inercia-termica.html


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QUIMICA GENERAL RALPH H. PETRUCCI &WILLIAM S. HARWOOD & F.HOFFREY HENRRIN 8TH EDICIN. ED. PRENTICE HALL (PSGS. 226-230)

PERRY`S CHEMICAL ENGINEERS HAND BOOK 8TH EDICIN JAMES O.MALONEY

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