Capacidad calorífica de un metal.


INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA
Laboratorio de Termodinámica Básica II


Práctica No. 3 – Capacidad calorífica de un metal.

Alumno: Liquid Plasma
Profesor: ---------
Grupo: --------
Sección -
Fecha de entrega: -----



NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
Capacidad calorífica de un metal.OBJETIVO:
Calcular la capacidad calorífica del aluminio a diferentes temperaturas, para después compararlo con el dato bibliográfico de las tablas termodinámicas para calcular el porcentaje de error.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:
Cuando se calienta un material sólido, éste experimenta un cambio de temperatura, indicando con ello que se absorbe energía. La capacidad calorífica es una propiedad queindica la capacidad de un material de absorber calor de su entorno; representa la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura en una unidad. En términos matemáticos, la capacidad calorífica C puede expresarse como:

Donde dQ es la energía necesaria para producir un cambio dT en la temperatura. Normalmente la capacidad calorífica se expresa por mol de material (por ejemplo, J/mol-K;cal/mol-K). A veces se utiliza el calor específico (a menudo representado por c); éste representa la capacidad calorífica por unidad de masa y tiene varias unidades (J/Kg-K)(cal/g-K).
Calor específico y capacidad calorífica de algunos materiales
Material
Calor específico
Densidad
Capacidad calorífica

kcal/kg °C
kg/m³
kcal/m³ °C
Agua
1
1000
1000
Acero
0,12
7850
950
Tierra seca0,44
1500
660
Granito
0,19
2645
529
Madera de roble
0,57
750
430
Ladrillo
0,20
2000
400
Madera de pino
0,6
640
384
Piedra arenisca
0,17
2200
374
Piedra caliza
0,22
2847
484
Hormigón
0,16
2300
350
Mortero de yeso
0,2
1440
288
Tejido de lana
0,32
111
35
Poliestireno expandido
0,4
25
10
Poliuretano expandido
0,38
24
9
Fibra de vidrio
0,19
15
2,8
Aire0,24
1,2
0,29
En la tabla se puede ver que de los materiales comunes poseen una gran capacidad calorífica el agua muros de agua, la tierra o suelo seco compactado (adobe, tapia), y piedras densas como el granito junto a los metales como el acero. Estos se encuentran entre los 500 y 1000 kcal/m³ °C.
Luego se encuentra otro grupo que va de 300 a 500 kcal/m³ °C entre los que se ubica la mayoríade los materiales usuales en la construcción actual, como el ladrillo, el hormigón, las maderas, los tableros de yeso roca y las piedras areniscas.
En un último grupo se encuentra (3 a 35 kcal/m³ °C), los aislantes térmicos de masa como la lana de vidrio, las lanas minerales, el poliestireno expandido y el poliuretano expandido que por su "baja densidad" debido a que contienen mucho aire poseenuna capacidad calorífica muy baja pero sirven como aislantes térmicos.
Un caso especial es el aire (0,29 kcal/m³·K; 1,214 J/m³·K), que sirve como un medio para transportar el calor en los sistemas pasivos pero no para almacenar calor en su interior.


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:

Donde:
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 J/K (o también en cal/°C).
La capacidad calorífica (C) de un sistema físico depende de la cantidad de sustancia o masa dedicho 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:

donde:
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...