Universidad Nacional Intercultural de la Amazonia
FACULTAD : Ingeniería y Ciencias Ambientales
CARRERA : Ingeniería Agro Industrial
TEMA : *Equivalencia entre tipos de Energía
*Calor sensible y latente
CICLO : IV
CURSO : Físico - Químico
ALUMNOS : Edgar Luis Ramírez Saavedra DOCENTE : Percy Gutiérrez Salas
FECHA DE ENTREGA : 25-05-2015
Pucallpa – Perú
2015
OBJETIVO
Demostrar y determinar la equivalencia entre tipos de energía.
Demostrar y determinar conservación de energía.
Demostrar y determinar Calor Sostenible y Calor Latente.
MARCO TEORICO
Conservación de energía
La Energía mecánica total de un sistema es constante cuando actúan
dentro del sistema sólo fuerzas conservativas. Asimismo podemos asociar
una función energía potencial con cada fuerza conservativa. Por otra
parte, energía mecánica se pierde cuando esta presentes fuerzas no
conservativas, como la fricción. La ley de la conservación de la energía
constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin
interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el
tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de
energía. En resumen, laley de la conservación de la energía afirma que la
energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una
forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en
energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía
puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a
otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).
Esta ley es una de las leyes fundamentales de la física y su teoría se trata
de que la energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma
(ello implica que la masa en ciertas condiciones se puede considerar
como una forma de energía. En general, no se tratará aquí el problema
de conservación de masa en energía ya que se incluye la teoría de la
relatividad).La ley de la conservación de la energía constituye el primer
principio de la termodinámica ya firma que la cantidad total de energía
en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede
transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la
conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni
destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.
ENERGÍA
Es la Capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia
posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en
relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación
electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por
tanto, de su longitud de onda. Esta energía se comunica a la materia
cuando absorbe radiación y se recibe de la materia cuando emite
radiación. La energía asociada al movimiento se conoce como energía
cinética, mientras que la relacionada con la posición es la energía
potencial. Por ejemplo, un péndulo que oscila tiene una energía potencial
máxima en los extremos de su recorrido; en todas las posiciones
intermedias tiene energía cinética y potencial en proporciones diversas.
La energía se manifiesta en varias formas, entre ellas la energía
mecánica, térmica, química, eléctrica, radiante o atómica. Todas las
formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los
procesos adecuados. En el proceso de transformación puede perderse o
ganarse una forma de energía, pero la suma total permanece constante.
“Transformación y conservación de la energía” se puede presentar en
formas diferentes, es decir, puede estar asociada.
LA ENERGÍA MECÁNICA
De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que
interesan a la mecánica son los asociados a la posición y/o a la
velocidad. Ambas magnitudes definen, en el marco de la dinámica de
Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que éste puede
cambiar porque cambie su posición o porque cambie su velocidad. La
forma de energía asociada a los cambios en el estado mecánico de un
cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía
mecánica.
ENERGIA POTENCIAL
De acuerdo con su definición, la energía mecánica puede presentarse
bajo dos formas diferentes según esté asociada a los cambios de posición
o a los cambios de velocidad. La forma de energía asociada a los cambios
de posición recibe el nombre de energía potencial. La energía potencial
es, por tanto, la energía que posee un cuerpo o sistema en virtud de
suposición o de su configuración (conjunto de posiciones). Así, el estado
mecánico de una piedra que se eleva a una altura dada no es el mismo
que el que tenía a nivel del suelo: ha cambiado su posición. En un muelle
que es tensado, las distancias relativas entre sus espiras aumentan. Su
configuración ha cambiado por efecto del estiramiento. En uno y otro
caso el cuerpo adquiere en el estado final una nueva condición que antes
no poseía: si se les deja en libertad, la piedra es capaz de romper un
vidrio al chocar contra el suelo y el muelle puede poner en movimiento
una bola inicialmente en reposo. En su nuevo estado ambos cuerpos
disponen de una capacidad para producir cambios en otros. Han
adquirido en el proceso correspondiente una cierta cantidad de energía
que puede ser liberada tan pronto como se den las condiciones
adecuadas.
ENERGIA CINETICA
La forma de energía asociada a los cambios de velocidad recibe el
nombre de energía cinética. Un cuerpo en movimiento es capaz de
producir movimiento, esto es, de cambiar la velocidad de otros. La
energía cinética es, por tanto, la energía mecánica que posee un cuerpo
en virtud de su movimiento o velocidad.
CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE
El calor es muy importante para todo ser vivo, ya que de él depende la
supervivencia de las especies, ya que el correcto funcionamiento de
nuestros cuerpos depende en gran medida del grado de calor que posean
nuestros cuerpos y el equilibrio que él nos proporcione; además el calor
permite que el agua pueda evaporarse y regresar a la tierra en forma de
precipitaciones. Existen diferentes tipos de calor, uno de ellos es el calor
latente. El calor latente es la energía que se tiene que comunicar a la
materia para que esta cambie su estado; sin la necesidad de aumentar la
velocidad de movimiento en las partículas, sino que permite el cambio de
estado a través de la modificación de las fuerzas de atracción entre las
partículas que son diferentes de un estado a otro. Este tipo de calor es
también muy importante para la industria, puesto que es utilizado en la
cocinas, en la refrigeración, bombas de calor, etc. Es por todo esto que en
el siguiente trabajo se desarrollan los temas más sobresalientes
relacionados al calor latente.
CALOR LATENTE
Calor latente se define como la cantidad de calor que necesita una
sustancia para pasar del estado sólido a líquido (calor de fusión) o de
líquido a gas (calor de vaporización) sin cambio de temperatura. Latente
en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque, al no notarse un
cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase (a pesar
de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la época
en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada
calórica. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no
cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible. Un
sistema que consiste en formas sólida y líquida de determinada
sustancia, a una presión constante dada, puede estar en equilibrio
térmico, pero únicamente a una temperatura llamada punto de fusión
simbolizado a veces como. A esta temperatura, se necesita cierta
cantidad de calor para poder fundir cierta cantidad del material sólido,
pero sin que haya un cambio significativo en su temperatura. A esta
cantidad de energía se le llama calor de fusión, calor latente de fusión o
entalpía de fusión, y varía según las diferentes sustancias. Se denota por.
El calor de fusión representa la energía necesaria para deshacer la fase
sólida que está estrechamente unida y convertirla en líquido. Para
convertir líquido en sólido se necesita la misma cantidad de energía, por
ello el calor de fusión representa la energía necesaria para cambiar del
estado sólido a líquido, y también para pasar del estado líquido a sólido.
El calor de fusión se mide en cal /g
Por ejemplo en el hielo:
Al suministrarle calor al hielo, va ascendiendo su temperatura (calor
específico) hasta que llega a 0 °C (punto de fusión del hielo), a partir de
entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no
cambia (calor latente) hasta que se haya fundido del todo. Al ser fundido
del todo obtendríamos solamente liquido (agua), entonces la
temperatura nuevamente empezara a aumentar (calor específico) hasta
llegar a 100 °C (punto de evaporización del agua), a partir de entonces,
aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no aumentará
(calor latente) hasta ser evaporizado totalmente; cuando sea
evaporizado totalmente obtendríamos solamente gas (vapor).
CALOR SENSIBLE
Es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su
temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado.
En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor
necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente
proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La
constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico.
El nombre proviene de la oposición a calor latente, que se refiere al calor
"escondido", es decir que se suministra pero no "se nota" el efecto de
aumento de temperatura, ya que por lo general la sustancia a la que se le
aplica aumentará su temperatura en apenas un grado centígrado, como
un cambio de fase de hielo a agua líquida y de ésta a vapor. El calor
sensible sí se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia,
haciendo que se perciba como "más caliente", o por el contrario, si se le
resta calor, la percibimos como "más fría".
Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicarle una
cierta cantidad de calor (energía). La cantidad de calor aplicada en
relación con la diferencia de temperatura que se logre depende del calor
específico del cuerpo, que es distinto para cada sustancia.
El calor sensible se puede calcular en algunos casos simples:
Si el proceso se efectúa a presión constante:
En donde H es la entalpía del sistema, m es la masa del cuerpo, es
el calor específico a presión constante (definido como la cantidad de
calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad
de masa de un cuerpo a presión constante), es la temperatura final y
es la temperatura inicial del cuerpo.
Si el proceso se efectúa a volumen constante:
En donde U representa la energía interna del sistema, n son las moles de
la sustancia y es el calor específico a volumen constante. Los valores
de calor específico varían también con la temperatura ambiente y el
estado físico de agregación de las sustancias.
PATE EXPERIMENTALMENTE
A.MATERIALES Y REACCTIVOS
-Balanza gramera - H2O
-Hervidor
-Probeta
-Becker
-Cronometro
-Bagueta
Procedimiento experimental:
Equivalencia entre tipos de energía.
Analizamos de cumplir con la norma de seguridad dentro del
laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la
realización de la practica
Se realizó llevar el nivel exacto del hervidor en la balanza gramera
para así obtener le peso exacto
Luego se midió 650ml de H2O y se puso en el Hervidor
Se Pesa el hervidor con el agua (650ml) para así lograr el peso del
agua.
Luego medimos la T° inical(25.7) y pasamos a conectar el hervidor
y controlamos la temperatura final aproximadamente hasta 80°
(controlamos el tiempo con la ayuda de un cronometro )
AE = AU = Q+ W
AE= m x Cv (T2 - T1 ) = Q + W
AE= E (m x Cp x ( T2 - T1 ) = Q + W
Ecuación:
MH x CpH x (T2 – T1) + Mw x Cpw (T2 – T1) = - Q + W
Sabiendo que :
MH = 963.5 g T1 = 25.7 °C
CpH= 0.11kcal / kg°C T2 = 87.3°C
Mw=1583.5 g W=1850 =1.85 kw
CpW=1583.5 g W= w x T
T=tiempo de suministrado eléctrico
Desarrollo:
(963.5)g(0.11cal/g°c)(87.3-25.7)°C+620g(1cal/g°C)(87.3-25.7)°C
=-Qperdido +1.85kw 14319.7 cal/min x (1.8min)
1kw
6528.676cal + 38192 cal + Qperdido = 185 x 14319.7 (1.8)
44720.67 + Q perdido = 47684.6
Q perdido = 2963.93
%Q Perdido = 2963.93 (100) = 6.22 %
47684.6
Calor Sensible y Latente
Realizamos la utilización de un Becker el cual pesamos (269.0g)
Luego pesamos el Becker con el contenido del agua (1414.13g)
Realizamos un ensayo con nueve resultados.
Wele = Q sensible + O latenete + Qperdido
[Wele ] = [mH x CpH (100 – T1 )+ mw x Cpw x ( 100 – T1)+ mEvap + Q perdido
Tiempo cronometro Tiempo Minuto Temperatura °C0 0 26.3
30 0.5 32.160 1 42.390 1.5 52.4
120 2 62.3150 2.5 73.6180 3 82.1210 3.5 92.33.54 3.9 1005.33 5.55 100
CONCLUCION
Discusión
Tabla de datos: El mal uso que se da al equipo influye en nuestros
cálculos del calor específico. La toma correcta de estos datos será
importante para la obtención de resultados con errores mínimos.
Cálculos: Aplicar correctamente las fórmulas y datos fue la clave para
que la práctica tenga éxito. Calculamos el calor específico de una
muestra desconocida, se obtiene valores aproximados lo que se puede
decir que los cálculos fueron los correctos.
Tabla de resultados: Terminando de realizar los cálculos, se procede a
completar la tabla. Comparando el valor teórico con el experimental. Se
puede apreciar la aproximación de los calores específicos.
Observación: La correcta observación de estos experimentos, nos
llevarán a una correcta explicación de estos fenómenos. Resultados:
Como resultados tenemos la explicación de los fenómenos que hemos
observado
Como conclusión es muy favorable expresar que se comprobó el
principio de la conservación de la energía, el cual establece que la
energía total inicial de un sistema es igual a la energía final total del
mismo sistema. Afianzamos los conceptos de calor, temperatura y calor
específico. Determinamos valores que fueron aproximadas a los
resultados esperados.
RESULTADOS
Se logró Demostrar y determinar la equivalencia entre tipos de
energía.
Se logró Demostrar y determinar conservación de energía.
Se logró Demostrar y determinar Calor Sostenible y Calor Latente
BIBLIOGRAFIA
http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/trabajo_glosario/
energia_mecanica/energia_mecanica.htm#1 (consulta: 27 de abril
de 2009)
ttp://es.encarta.msn.com/encnet/refpages/RefArticle.aspx?
refid=761578953(consulta: 27 de abril de 2009)
http://es.slideshare.net/jamezrjcv/monografia-calor-latente-
29417440
http://biofisica.javeriana.edu.co/sites/default/files/files/hoja
%20de%20ruta%20calorimetria%281%29.pdf
ANEXO