CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN METAL

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Laboratorio de Termodinámica Básica II

Practica número: 3
“Capacidad calorífica de un metal”







































































OBJETIVO.
Calcular la capacidad calorífica de un metal a partir de diferentes lecturas de temperatura y así asegurar el entendimientodel concepto de capacidad calorífica a volumen y presión constante.






















INTRODUCCION TEORICA.
La capacidad calorífica de un cuerpo es la relación que existe entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo y el cambio de temperatura que experimenta. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo elsuministro de calor.
Esta es una magnitud extensiva debido a que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo.
También la capacidad calorífica depende de la temperatura y la presión.
A continuación la ecuación que describe a la energía calorífica o la cantidad de calor almacenado







Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadascondiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante.



Capacidad calorífica a presión constante, se sabe que Q=ΔH, y retomando el conocimiento que una derivada parcial es aquella parte muy pequeña de una diferencial y la cual tiende a cero, entonces podemos escribir.

Así mismo es posible escribir de igual forma larelación de la capacidad calorífica a volumen constante, sabiendo que Q=ΔU:

La energía de los sistemas depende del estado en que se encuentra, con respecto a la Presión, el Volumen, y la Temperatura definido por las ecuaciones que dicta la primera Ley de la Termodinámica.
En el sistema cerrado, son suficientes dos variables para definirlo, utilizando así volumen y temperatura cuando se habla que este semantiene a una presión constante (presión atmosférica); planteando el cambio energía interna ΔU como una función de la temperatura T y el volumen V, expresándolo en el lenguaje matemático como:


PROCESO A VOLUMEN CONSTANTE
Revisando la primera Ley de la Termodinámica se tiene que dU= dQ + dW, en donde el trabajo ya sea de expansión o de compresión se calculo cómo dW= -PopdV, entoncesdV=0 (en un proceso a volumen constante);el resultado de la derivada del trabajo será dW= 0, así se puede analizar que el cambio de energía interna se solamente igual al calor suministrado dU= dQ.

PROCESO A PRESION CONSTANTE
Para un proceso a presión constante, la ecuación que establece a la primera Ley de la Termodinámica se tiene: .
Al solucionar la ecuación anterior se tendrá:
U2 – U1 = QP –POP (V2 – V1)
Esto así permite obtener una nueva ecuación de estado que se identifica como entalpía H igual a H = E + PV.
(E + PV)final - (E + PV)inicial = QP = ΔH
Para el cálculo en el cambio de energía interna ΔU, es conveniente utilizar a T y V como variables fundamentales; y para el cambio de entalpía conviene utilizar la temperatura T y P para sistemas cerrados.
ΔH=Q
H= f (T,P)ACTIVIDADES.

1.- Armar el equipo correspondiente.
2.- Realizar el experimento y obtener los datos de temperatura.
3.- Pesar el aluminio.
4.- Realizar todos los cálculos con unidades.
5.- Con los resultados de la capacidad calorífica experimental y los bibliográficos, obtener los porcientos de error.
6.- Construir la gráfica de CP contra temperatura.



DESARROLLO:

1.-Armar el equipo.
2.- Pesar el trozo de aluminio.
3.- Hacer lectura de temperatura ambiente del aluminio sumergido en el agua.
4.- Comenzar a calentar el agua con el aluminio sumergido y el termómetro para medir el tiempo y la temperatura cada vez que aumentan diez grados centígrados, hasta alcanzar el punto de ebullición del agua.
5.- Hacer los cálculos de la capacidad calorífica CP y el...