PRÁCTICA # 3 “CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA”

INTRODUCCIÓNCalor específico, cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en julios por kilogramo y kelvin; en ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado. El calor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.

De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit, para la mayoría de los elementos sólidos, el producto de su calor específico por su masa atómica es una cantidad aproximadamente constante. Si se expande un gas mientras se le suministra calor, hacen falta más calorías para aumentar su

temperatura en un grado, porque parte de la energía suministrada se consume en el trabajo de expansión. Por eso, el calor específico a presión constante es mayor que el calor específico a volumen constante.

Caloría, antigua unidad que sirve para medir las cantidades de calor. La caloría pequeña, o caloría-gramo (cal), suele definirse en ciencia e ingeniería como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua de 14,5 a 15,5 °C. A veces se especifica otro intervalo de temperaturas. La definición más habitual en termoquímica es que 1 caloría es igual a 4,1840 julios (J).

En ingeniería se emplea una caloría algo diferente, la caloría internacional, que equivale a 1/860 vatios•hora (4,1868 J). Una caloría grande o kilocaloría (Cal), muchas veces denominada también caloría, es igual a 1.000 calorías-gramo, y se emplea en dietética para indicar el valor energético de los alimentos.

OBJETIVOS:

Calcular la capacidad térmica específica de las diferentes muestras.

Clasificar las muestras de acuerdo a su capacidad térmica específica.

MATERIAL:

1. Parafina.2. Parrilla.3. Muestras de metal.4. Pinzas.5. Bernier.6. Balanza.7. Contenedor metálico.

METODOLOGÍA

1. Se tomaron algunas mediciones de las muestra metálicas como fue el diámetro interior y exterior ambas medidas con el Bernier, mientras la masa se obtuvo con la balanza granatária. Obteniendo la tabla siguiente:

.

MUESTRA D.INTERIOR[m] D.EXTERIOR[m] LARGO[m] MASA[kg]1 0.0021 0.014 0.0369 0.0152 0.0022 0.014 0.0139 0.0153 0.002 0.014 0.013 0.0154 0.0022 0.014 0.094 0.015

2. Posteriormente se colocó el contenedor metálico con agua sobre la parrilla y se empezó a calentar, introduciendo inmediatamente las muestras dentro de dicho contenedor.Cuando el agua llegó al punto de ebullición, se sacaron las muestras del contenedor y se colocaron inmediatamente sobre la barra de parafina; esperamos algunos minutos para que las muestras se equilibraran con la temperatura ambiente y se continuo con el experimento.

3. Finalmente tomamos algunos valores, para poder obtener el volumen desplazado y de esta forma obtener la masa de la parafina. Los valores en la tabla siguiente son los que se obtuvieron de medir la profundidad

MUESTRA ALTURA[m]

H1 0.0047

H2 0.0017

H3 0.0017

H4 0.0011

DESARROLLO

Primeramente se obtienen las densidades experimentales de las de muestras de la siguiente manera:

V=ABASE (h) ; h=largoABASE= (R2-r2) ; R=radio exterior r=radio interior

Por lo tanto, para la muestra 1:ABASE= ( 0.000049[m2]-0.000001102[m2])=15.0474 10-5[m2] Entonces el volumen es igual a :

V=(15.0474 10-5 [m2])(0.0369[m])VMUESTRA ¡=5.552 10-6[m3]

Finalmente la densidad de la muestra es: Densidad de la muestra 1 =0.015[kg] / 5.552 10-6[m3]

=2701.7291[Kg/m3]

Análogamente para las demás muestra:

M U E S T R A D E N S I D A D [kg/m3]

1 2701.72912 7778.533 7651.684 10628.61

Para poder clasificar las muestras de acuerdo con su capacidad térmica específica, realizaremos el siguiente planteamiento, recordando que el modelo siguiente es una idealización, ya que se considera nula la perdida de energía en forma de calor.

Análogamente para las demás muestras:

MUESTRA CAPACIDAD TÉRMICA[J/kg°C]

1 126.9580

2 45.9209

3 102.6467

4 29.7135

Por lo que podemos concluir que:

Cmuestra 1 >Cmuestra 3 >Cmuestra 2 >Cmuestra 4

Conclusión:Los objetivos se cumplieron ya que se pudo obtener la capacidad térmica específica de todas las muestras y clasificarlas de mayor a menor; aunque existió un problema,

si comparamos las densidades experimentales con las densidades de algunos elementos obtenidas de la bibliografía, podemos observar que los elementos con los que se trabajaron fueron aluminio, estaño, hierro y plomo. Al comparar las capacidades térmicas obtenidas experimentalmente y las que se investigaron para resolver el cuestionario previo, se nota una gran diferencia entre ellas; esto quiza se debe a que en el momento en que igualamos el calor de las muestra y de la parafina eliminamos la diferencia de temperatura sin tomar encuenta otros factores, por lo tanto sería importante revisar en que influye esta simplificación dentro de nuestros resultados.

Ortíz Sánchez Gustavo Adolfo

Conclusiones.La práctica se realizó a la perfección, ya que se pudieron cumplir todos los objetivos; se encontró la capacidad térmica específica de cada muestra, y se pudieron clasificar, de la muestra que tenía mayor capacidad térmica específica a la que tenía menor.Algo que es importante señalar, es que si comparamos las densidades experimentales con las densidades que se encuentran en la bibliografía o en el cuestionario previo

podemos saber de que material se trata ,esto para cada muestra.

Densidad exp. Densidad real

Material

Mue.1 –2701.72

2699 Aluminio

Mue.2-7778.53

7310 Estaño

Mue.3-7651.68

7870 Hierro

Mue.4-10628.61

11360 Plomo

Un detalle que es interesante comentar, es que cuando comparamos las capacidades térmicas específicas tanto la experimental como la teórica podemos encontrar que existe una gran diferencia entre ambas, esto tal vez se debe a que en el momento de idealizar el fenómeno no tomamos en cuenta otros factores, como la temperatura de fusión de la parafina o el cambio de fase de la parafina en donde interviene el calor latente, por lo tanto no se podría eliminar tan fácil la diferencia de temperaturas.

C:T:E EXP. C.T.E. REAL

Mue.1-126.95 900Mue.2-45.92 226

Mue.3-102.64 447Mue.4-29.71 129

Calzada Rios Carlos Gilberto.