8 de abril de 2010

Práctica 6.- Capacidad Térmica

Objetivos

Comprender los conceptos de capacidad térmica y capacidad térmica especifica

y las unidades en las cuales pueden ser expresados. Identificar la influencia de

estas propiedades en diferentes fenómenos cotidianos.

Hipótesis

La capacidad térmica especifica es la cantidad de calor que se requiere para

cambiar un grado la temperatura de una unidad de masa de sustancia. Debido a

esta propiedad cuando se calienta agua y un metal con la misma fuente de

energía, el agua tardará más tiempo ya que necesita más energía en elevar su

temperatura que el metal.

Datos

Datos ExperimentalesEvento Agua Metal

T inicial T final T inicial T final1 23.4 24.2 43.1 24.22 24.6 25.6 61.7 25.63 25.8 27.2 73 27.24 27.3 28.9 82 28.95 29.2 31.5 91 30.4

Cálculos (Primera etapa)

Para la primera etapa de la práctica se requiere obtener el calor cedido (Qcedido)y el

calor ganado(Qganado) por parte del metal y el agua respectivamente, para ello

utilizamos la siguiente ecuación Q=cm∆T calculamos Qganado ,sabiendo que la

masa del agua fue de 150g y posee una capacidad termica de 1 cal/g°C de la

siguiente forma para cada evento.

.

Qganado=(1cal/g°C)(150 g)(0.8°C) = 120 cal

Qganado=(1cal/g°C)(150 g)(1.0°C) = 150 cal

Qganado=(1cal/g°C)(150 g)(1.4°C) = 210 cal

Qganado=(1cal/g°C)(150 g)(1.6°C) = 240 cal

Qganado=(1cal/g°C)(150 g)(2.3°C) = 345 cal

Para obtener Qcedido, sabemos que Qganado=−Qcedido

Resultados y análisis (Primera etapa)

Los datos obtenidos se presentan en la siguiente tabla.

Hoja de calculo Agua Metal

Evento ∆T H2O Q ganado ∆T metal Q cedido1 0.8 120 -18.9 -1202 1 150 -36.1 -1503 1.4 210 -45.8 -2104 1.6 240 -53.1 -2405 2.3 345 -60.6 -345

Dado que el calor es un tipo de energía, se aplica la ley de la conservación de la

energía por lo tanto el calor que haya ganado el agua, es el mismo que calor que

el metal cedió, pero este se reporta con un valor negativo debido a que fue calor

perdido.

Gráfica 1.- Gráfica de Q cedido contra variación de temperatura de la primera parte del experimento.

Datos (Segunda etapa)

Datos experimentales

Núm. Cilindros

masa del metal (g)

T inicial metal (°C)

T inicial agua (°C)

T final(°C)

1 7.03 70.8 21.9 22.12 15.74 70.8 22.2 23.5

3 26.9

8 73.1 23.2 24.54 38.55 72.9 24.1 26

5 50.21 73.1 26 27.1

Cálculos (Segunda etapa)

En la segunda etapa del experimento debemos calcularla capacidad térmica del

metal utilizado (C metal), con la relación

Qganado=Qcedido

C agua*m agua*∆T agua =C metal*m metal*∆T metal

despejando, Cmetal=Cagua∗magua∗∆T aguammetal∗∆T metal

Qagua=magua∗c agua∗∆T agua

Qagua=−QmetalC=−Q /∆Tmetal

Resultados y análisis (Segunda etapa)

Hoja de calculo

Num cilindros masa metal∆T metal

∆T agua

Capacidad Termica Metal

1 7.03 -48.7 0.2 0.622 8.71 -47.1 1.1 3.503 11.24 -48.6 1.3 4.014 11.66 -46.9 1.9 6.085 11.57 -46 1.1 3.59

Capacidad del queso chihuahua

Conclusiones

Conclusión 1. La capacidad térmica de un sistema expresa la cantidad de calor

que es capaz de guardar cuando su temperatura aumenta. Un ejemplo de la vida

cotidiana e sun dia soleado (33°C) en una playa, a pesar que la temperatura del

ambiente es “alta”, el agua de la mar no está “caliente”, no esta a la misma

temperatura porque grandes cantidades de agua son capaces de almacenar gran

cantidad de calor sin un aumento perceptible de su temperatura. La capacidad

térmica especifica es la cantidad de calor intercambiada por unidad de masa de

dicha sustancia al aunmentar un grado su temperatura.

Conclusión 2. Con la realización de este experimento se comprende el concepto

de capacidad térmica como una propiedad extensiva, y la relación entre la masa y

la capacidad térmica es directamente proporcional. Ya que si entre mayor sea la

masa de la sustancia, se necesitará mas calor para hacer cambiar su temperatura.

Bibliografía

Marón S. H. (1999). Fundamentos de Fisicoquímica. Editorial Limusa.

México. 45-50

Wark K. Jr. (1996). Termodinámica. 6ª edición. Petrince-Hall. México. 32-33