Determinación de la capacidad calorífica

1. Determinación de la capacidad calorífica

2. Objetivo El objetivo principal de esta práctica es el de obtener de forma práctica el conocimiento necesario para comprender el significado de la capacidad calorífica de las sustancias puras. El alumno diseñara un procedimiento por medio del cual confirmara este conocimiento, se tiene que tomar en cuenta los residuos que se generaran así como su disposición final.

3. Localización • Edificio 3. • Elevación planta baja. • Laboratorio de térmicas.

4. Justificación Esta practica se llevara a cabo con la finalidad de comprobar la capacidad calorífica de sustancias puras y ver sus aplicación en la ingeniería. También analizar la relación que existe entre la temperatura y la unidad de masa que existe en una sustancia.

5. Metodología • Organizarse en equipos. • Investigar la practica en documentos diversos tales como: libros, Internet, apuntes. • Teorías, principios y leyes de la termodinámica. • Conceptos de referencia, gases ideales y reales. • Intercambio de ideas, hacer un análisis de la determinación de la capacidad calorífica de sustancias puras. • Llevar a cabo la experimentación. • Tomar datos. • Hacer operaciones si es necesario. • Sacar conclusiones de la practica.

6. Reseña de capacidad calorífica De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Esta ley se ejemplifica por medio de la relación siguiente: ∆u= q+w Donde du es el cambio de la energía interna de un sistema dado, q el calor que se aporta al sistema y w el trabajo que se ejerce sobre el sistema. Cuando los cambios de energía se llevan a cabo en condiciones de volumen constante, entonces la unidad fundamental de este cambio es la entalpía, que es la energía interna más el producto de la presión por el volumen. H= +pv

7. En este caso como en todos los que involucran cambios de estado, se deben definir adecuadamente las condiciones iníciales, generalmente llamado estado estándar, y las condiciones finales.La capacidad calorífica se define como la cantidad de calor que se requiere para elevar para elevar la temperatura de cualquier sustancia en 1 K y se representa con el símbolo C con unidades de JK-1. Se pueden reconocer las siguientes definiciones de capacidad calorífica:

8. Capacidad calorífica específica: es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una unidad de masa de sustancia. Sus unidades son JK-1kg-1. Capacidad calorífica molar: es la cantidad de calor necesaria para aumentar en 1 K una unidad de cantidad de sustancia. Sus unidades son JK-1mol-1.

9. La capacidad calorífica no es una función de estado, de la misma manera que no lo son los cambios en la cantidad de calor, por lo que es necesario especificar el proceso por el cual se lleva a cabo el proceso de cambio de temperatura.Hay dos procesos fundamentales, en el primero la capacidad calorífica se asocia a un proceso que se lleva a cabo a volumen constante.

10. La definición oficial describe la caloría como: la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua destilada de 14,5ºC a 15,5 Grado Celsius a nivel del mar (una atmósfera de presión). Una kilocaloría (abreviada como Kcal) es igual a 1000 cal. Una kilocaloría es equivalente a 4'1858 kJ.   Las calorías se miden con calorímetros especializados

11. La caloría nunca se ha incluido dentro de la categoría de las unidades energéticas del Sistema Internacional de Unidades (SI). Algunas definiciones modernas de la caloría caen dentro de dos clases específicas: La denominada caloría pequeña o caloría gramo que es la energía necesaria para incrementar un grado de temperatura Celsius a un gramo de agua, esta denominación es equivalente a 4'1858 julios. La caloría grande o caloría-kilogramo es la energía necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de un kilogramo de agua a presión de 1 atmósfera, y representa aproximadamente 4'1858 kilojulios, o lo que es lo mismo, 1000 pequeñas calorías. Empleada en Biología/Alimentación y Nutrición: 1 Cal (con "C" Mayúscula) = 1 Kcal = 1.000 cal.[1]

12. Han sido usadas diferentes tipos de calorías, a saber: Una caloría correspondiente a los 15 °C: 1 cal15 = 4,1855 J (Valor adoptado por el CIPM en 1950; PV, 1950, 22, 79-80) Una caloría denominada "IT" (del inglés "International Table"): 1 calIT = 4,1868 J (5th International Conference on the Properties of Steam, Londres, 1956) La caloría termoquímica "TH" (del inglés "thermochemical"): 1 calth = 4,184 J

13. Calorimetría. Capacidad calorífica y calor específico En un sentido amplio, la calorimetría se desarrolló históricamente como una técnica destinada a fabricar aparatos y procedimientos que permitieran medir la cantidad de calor desprendida o absorbida en una reacción mecánica, eléctrica, química o de otra índole. Esta disciplina, encuadrada dentro de la termodinámica, se ha especializado sobre todo, con el paso del tiempo, en la determinación del calor específico de los cuerpos y los sistemas físicos.

14. Capacidad calorífica Como regla general, y salvo algunas excepciones puntuales, la temperatura de un cuerpo aumenta cuando se le aporta energía en forma de calor. El cociente entre la energía calorífica Q de un cuerpo y el incremento de temperatura T obtenido recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo. La capacidad calorífica es un valor característico de los cuerpos, y está relacionado con otra magnitud fundamental de la calorimetría, el calor específico.

15. Equipo y material utilizado • Globos. • Agua. • Una cajetilla de cigarros. • Fósforos o encendedor.

16. Experimento. • Experiencia: Primeramente demostramos al público lo que sucede cuando acercamos un cigarrillo encendido a un globo inflado con aire, se ve como el globo revienta al hacer contacto con el cigarrillo. Ahora, tenemos un globo inflado con agua, sin burbujas de aire, acercamos el cigarrillo encendido apretándolo contra el globo, en un lugar que no tenga burbujas de aire para que el liquido absorba la energía producida por el cigarrillo. • Demostraciónglobo con aire y globo con agua.

17. Explicación Pasa que cuando acercamos el cigarrillo encendido al globo inflado con agua, esta absorbe el calor del cigarrillo sin causar daño al globo. Esto se debe a una propiedad que tienen todos los cuerpos que se llama “capacidad calorífica”, es decir, la capacidad que tienen los materiales para almacenar el calor, en este caso, el agua tiene una capacidad calorífica mayor que la del globo y que cualquier otro material. Y ¿por qué no le pasa nada al globo?, es porque el calor que absorbe el agua es transmitido en forma de energía que pasa por el globo sin dañarlo.

18. Datos obtenidos • En cada experimento se han tomado los datos necesarios de T1, T2, Volumen del aire y agua dentro del globo. • Se demostró que el aire tiene una capacidad calorífica mucho muy pequeña en relación con la capacidad calorífica del agua. • El aire tiene una capacidad calorífica de0.29 kcal/m³ y la del agua es de 1000 kcal/m³ ºC.

19. Conclusiones técnicas La capacidad calorífica de un cuerpo es razón de la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo en un proceso cualquiera por su cambio de temperatura correspondiente. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar 1 K su temperatura, 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 de la cantidad de material en el objeto, por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de de una cucharadita. Al ser una propiedad extensiva, la capacidad calorífica es característica de un objeto en particular, y además depende de la temperatura y posiblemente de la presión

20. Cuestionario. 1.- Se relaciona con el estudio del calor liberado o absorbido por los cambios químicos y físicos2.- Es la energía requerida para romper el enlace que mantiene unidos a los átomos en una molécula. .3.- La entalpía de cada uno de los elementos en su estado normal a 25ºC es .4.- Una se define como la cantidad de calor requerido para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5 a 15.5 ºC5.- Una reacción de tiene un ΔH < 06.- El contenido calórico de una muestra de sustancia se conoce como .7.- La se encarga de la medida de los efectos del calor.8.- Una reacción es aquella en la cual el ΔH >0.9.- La capacidad calorífica de 1 g de sustancia o la cantidad de calor requerido para elevar la temperatura de 1 g de sustancia en 1º C es el .

21. 10.- El calor liberado o absorbido por una muestra, se puede calcular a partir de ΔT.11.- La establece que si una reacción se realiza en varias etapas, el calor producido en la reacción total será la suma algebraica de los calores de las diversas etapas.12.- El calor específico para el agua tiene un valor de .13.- La se define como la capacidad de realizar un trabajo.14.- Si se conocen los calores de formación de todos los componentes de una reacción química, el calor de reacción se calcula a partir de ΔH= H - H .15.- Un es un aparato que sirve para medir los cambios de calor que acompañan las reacciones químicas.16.- La es la cantidad de calor que se necesita para producir un cambio de 1ºC en un mol de sustancia.17.- Reacción en la cual el Δ H < 0 .

22. Archivos relacionados con el tema • http://es.wikipedia.org/wiki/Kilocalor%C3%ADa • http://es.wikipedia.org/wiki/Poder_calor%C3%ADfico • http://www.hiru.com/es/fisika/fisika_01800.html • http://www.hiru.com/fisika/fisika_01300.html • http://www.fiumsa.edu.bo/cef/webs/exper.htm • http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico • http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm • http://depa.pquim.unam.mx/fisiquim/ter/Manual%20de%20Laboratorio.pdf