UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL VALLE DE TOLUCA

NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO:

INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ

NOMBRE DEL ASIGNATURA:

TERMODINÁMICA Y TRANSFERENCIA DE CALOR

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: PROCESOS ENDOTÉRMICOS Y EXOTÉRMICOS.

NOMBRE DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

UNIDAD 2: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

NOMBRE DEL ALUMNO:

ROSALES FUENTES JAVIER

20 DE OCTUBRE, 2014

Justificación:

Es importante que el alumno compruebe prácticamente la primera ley de la termodinámica para reforzar los conocimientos teóricos adquiridos en clase.

Marco Teórico:

En los cambios físicos y químicos se consume o se libera energía. La cantidad de energía que se

requiere para fundir un sólido recibe el nombre de calor de fusión. La cantidad de energía que se

requiere para hervir un líquido se llama calor de vaporización. Cuando la transformación se lleva a

cabo a presión constante, el calor involucrado recibe el nombre de entalpía. Tanto la fusión como la

vaporización requieren de energía para llevarse a cabo, por lo tanto son endotérmicos. En los

procesos opuestos, la condensación y la congelación, se libera energía: son exotérmicos.

Para determinar el calor de fusión del hielo se elige un sistema aislado formado por hielo, agua, un

recipiente aislado térmicamente de los alrededores y un termómetro. El experimento consiste en

medir la temperatura inicial del agua y medir el cambio de temperatura cuando se añade hielo

al agua. Si se trata de un sistema aislado la energía se conserva, por lo tanto, la suma de la

energía que pierde el agua a temperatura ambiente es igual a la energía que recibe el hielo y su

suma algebraica debe ser igual a cero.

Cuando se agrega hielo al agua, el agua pierde una cantidad de energía qa igual al producto de su

masa ma el cambio de su temperatura y su calor específico Ca .

qa= ma x DTf x Ca

El calor específico del agua es la cantidad de energía necesaria para calentar un gramo

de agua un grado y es igual a 1.00 cal/gK o 4.18 J/gK. La energía que pierde el agua fundirá el

hielo y elevará la temperatura de la mezcla agua-hielo. La energía necesaria para elevar la

temperatura del hielo a su temperatura final es el producto de la masa del hielo por el aumento de

temperatura DTi por el calor específico del agua Ca como se trata de un sistema cerrado, la suma

de los cambios de energía del agua y del hielo debe ser igual a cero.

qa -qh =0  y

DHf = (ma + mh ) DTf x  Ca

También en procesos como la disolución de sales o la mezcla de dos líquidos, está involucrado un

cambio de energía. Las sustancias cristalinas se disuelven o hidratan cuando las moléculas de

disolvente se intercalan rompiendo la red cristalina, así, algunas sustancias absorben energía

cuando se disuelven y otras desprenden energía en el mismo proceso.

Material, equipo y/o reactivos:

1 frasco de vidrio

1 Corcho

1 termómetro

1 frasco de vinagre

1 poco de algodón

1 frasco de alcohol en gel

Desarrollo de la Práctica: Exotérmica

Armar el dispositivo como lo indique el profesor:

1. perforar el corcho, e insertar el termómetro en el orificio del corcho sellarlo.

una vez sellado el frasco se deja por 10 minutos para tener una temperatura inicial la cual fue de 24 grados aproximadamente.

2. llenar el algodón de alcohol y vinagre e introducirlo en el frasco.

3. sellarlo nuevamente, dejarlo durante 10 minutos. Durante 10 mnutos

4. durante los 10 minutos el alcohol y vinagre se evaporan el vidrio se empaña porque se

está liberando calor y por lo tanto la temperatura está incrementando.

5. La transferencia de calor hace que el mercurio suba.

6. La temperatura final es de 35°

Material, equipo y/o reactivos:

1 Vaso de vidrio

1 termómetro

1 frasco de vinagre

1 poco de bicarbonato

Desarrollo de la Práctica: Endotérmica

Armar el dispositivo como lo indique el profesor:

1. En temperatura inicial tenemos los 35°c del experimento anterior.

2. Agregamos vinagre al vaso que contiene el termómetro y le agregamos

bicarbonato.

3. Los químicos se mesclan y crean burbujas que hacen descender la temperatura.

4. Al descender la temperatura también lo hace el mercurio.

5. Ala temperatura final es aproximadamente de 24 °C.

Resultados y observaciones:

En el primer experimento lo que paso es que al combinar vinagre y alcohol en el algodón se

produce una reacción química exotérmica que provocó que el algodón liberara todo su calor el

algodón por los químicos esta frio pero el aire a su alrededor está caliente a causa de la reacción

reacción química exotérmica.

En el segundo experimento lo que paso es que al combinar vinagre y bicarbonato se produce una

reacción química endotérmica que provocó que la energía sea absorbida por lo tanto la

temperatura desciende y el mercurio baja a causa de la reacción reacción química exotérmica.

Conclusiones y/o recomendaciones:

En las reacciones químicas se forman sustancias a partir de otras distintas mediante la ruptura de enlaces y la formación de nuevos enlaces. Se requiere energía para la ruptura de enlaces, mientras que la formación de nuevos enlaces libera energía. El balance entre estos dos procesos en una reacción, determina si es exotérmica o endotérmica.

Referencias Bibliográficas y/o fuentes consultadas:

-TERMODINAMICA SENGEL 7° EDICION - WWW. TERMOPRACTICAS- UNAM//FISICA.