INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN
Práctica No. 2 CAPACIDAD CALORÍFICA DE LOS SÓLIDOS
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Asignatura: Química Aplicada INGENIERO: MARIA ELENA CASTILLO GARCIA .
Juan Pablo Rodríguez Grande Kevin Husaí Pérez Vargas
No. De mesa: 2 Equipo no. 2 Grupo: 2EM3
Fecha: 11 /02/14
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA Determinar mediante el balance de energía la constante del calorímetro y la capacidad calorífica de un sólido.
INTRODUCCIÓN La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.1 Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión. La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor»,2 y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica.1 Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorífica viene dada por:
Dónde:
C es la capacidad calorífica, que en general será función de las variables de estado. Es el calor absorbido por el sistema. La variación de temperatura Se mide en unidades del SI julios/K (o también en cal/°C). La capacidad calorífica (C) de un sistema físico depende de la cantidad de sustancia o masa de dicho sistema. Para un sistema formado por una sola sustancia homogénea se define además el calor específico o capacidad calorífica específica c a partir de la relación: Dónde: C es la capacidad calorífica del cuerpo o sistema C es el calor específico o capacidad calorífica específica M la masa de sustancia considerada De las anteriores relaciones es fácil inferir que al aumentar la masa de una sustancia, se aumenta su capacidad calorífica ya que aumenta la inercia térmica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura. Un ejemplo de esto se puede apreciar en las ciudades costeras donde el mar actúa como un gran termostato regulando las variaciones de temperatura. Sea un sistema termodinámico en el estado . Se define la capacidad calorífica asociada a un proceso cuasi estático elemental que parte de y finaliza en el estado como el límite del cociente entre la cantidad de calor absorbido por el sistema y el incremento de temperatura que experimenta cuando el estado final tiende a confundirse con el inicial .
PROCEDIMIENTO Primera parte: Para determinar la constante del calorímetro (k): 1. Pese 200g de agua en el vaso de unicel que empleará como CALORIMETRO en el resto de este experimento, agite, tome la temperatura del agua y regístrela(Ti). 2. Pese 200g de agua en el vaso de vidrio de 500ml. Tome la temperatura del agua y caliéntela lentamente, hasta aproximadamente 15 grados, sobre la temperatura inicial registrada, Agite el agua con el agitador de un vidrio para que el calentamiento sea uniforme (con cuidado de no golpear el termómetro). Apague y retire el mechero, siga agitando hasta alcanzar aproximadamente la temperatura predeterminada (agua a temperatura ambiente + 15°) y regístrela al permanecer constante (Ti). 3. Vierta el agua caliente contenida en el vaso de vidrio en el CALORIMETRO, tape rápidamente, agite y registre la temperatura (Ti) cuando esta ´permanezca constante.
Segunda parte Para determinar la capacidad calorífica del sólido: 4. Pese 100g de agua en el vaso CALORIMETRO, tome su temperatura y regístrela (Ti): 5. Pese 200g de postas (Pb), en un vaso de vidrio de 500ml. 6. Caliente las postas en baño maría durante 10 minutos, mida cuidadosamente su temperatura (Ti) y regístrela. Tenga cuidado al usar el termómetro. 7. Vierta inmediatamente y con cuidado las postas calientes en el calorímetro, agite observe la elevación de la temperatura hasta que esta permanezca constante y registre este valor.
CONFORME A LO EXPERIMENTADO Primera parte DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO Calorímetro
2° Vaso
m H2O= 200g
m H2O=200g
Ti=20°
Ti=35°
Ti=28°
Tf=28°
Segunda parte DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO Calorímetro
2° Vaso
m H2O= 100g
m postas (Pb)=200g
Ti=20°
Ti=75°
Ti=24°
Tf=24°
CUESTIONARIO 1. Defina que es capacidad calorífica. Es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta.
2. ¿Dónde se supone que está operando la Ley de la Conservación de la energía en esta investigación? Afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía.
3. ¿Qué es un proceso adiabático? En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isotrópico.
4. ¿Qué significa el valor obtenido de la constante del calorímetro? Que la temperatura pudo subir pero que al final se mantuvo a su temperatura inicial después de un tiempo de haber sido sometida al calor.
5. ¿Qué información obtiene de la capacidad calorífica del sólido (postas de plomo)? Que estas como son un cuerpo solido pudieron obtener y conservar más su temperatura ya que estas elevaron mucho su temperatura y disminuyo mucho después de ser retirada del fuego pero disminuyo la diferencia fue que no llego a su temperatura inicial si no que fue más alta que la inicial.
OBSERVACIONES OBSERVACIONES EN LAS DOS PARTES DE LA PRACTICA
Figura 1 En esta imagen podemos observar que un compañero empieza a pesar el agua requerida.
Figura 4 El agua antes pesada se empieza a calentar en la parrilla y se agita para que se caliente uniformemente
Figura 2 Podemos ver que con la pipeta tenemos más precisión al pesar el agua requerida
Figura 5 El agua ya calentada se vierte en el vaso de unicel y se mide la temperatura requerida.
Figura 3 En el vaso de unicel se vierte el tanto de agua requerida en la practica
Figura 6 Se espera un momento para que la temperatura que se mide este sin cambios
Figura 7 Se puede observar la temperatura obtenida en la primer parte del experimento
Figura 8 Se pone a calentar a baño maría el vaso de precipitados en donde están los 200g de plomo
Figura 9 Se agitan las piedras de plomo cuando se va calentando para tener uniformidad y se mide la temperatura
Figura 10 Se puede observar que se empiezan a pesar los 200g de Pb a usar
Figura 11 Se vierte el plomo en el calorímetro y se agita para obtener una temperatura de equilibrio y se mide la misma
Figura 12 Se tienen las piedras de plomo en el recipiente de calorímetro.
CONCLUSIONES Después de haber realizado el experimento comprobamos que las formulas expuestas son correctas hubo un margen de error debido a que hubieron errores ya que la medida no fue muy precisa ya que la temperatura no se pudo medir con una mayor exactitud debido a que no estábamos en un ambiente muy propicio pero se pudo hacer, y se hizo con el menor margen de error posible gracias a esto, usando un vaso de unicel como calorímetro y además las postas como un cuerpo que absorbe calor nos dimos cuenta cómo es que disminuye su temperatura al alejarla del calor que se le provoca en los dos experimentos que realizamos.
REFERENCIA http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/spht.html
