Fisicoquimica

Capacidad calorífica y calor específico a presión constante
A. Salinas Tavira, D. Hernández Juárez, E. Bautista Pichardo*, U. Miranda Villatoro
Laboratorio 4. Facultad de Química Unidad El Cerrillo. Campus Universitario El Cerrillo, UAEM. Cerrillo Piedras Blancas, C.P. 50200, Toluca, Estado de México, México.

* Abstract.

During this session experimental measurements werecarried out for the calculation of various properties of ethanol calorific values ​​obtainedQprom=12.0065217 J and Cpprom=127.7083715 J/molK, comparing the calculated average specific heat with that reported in the literature there is a minimum error.



* Introducción.
Una de las propiedades físicas más utilizadas de una sustancia es la capacidad calorífica a presión constante o simplementeCp. Se utiliza en cálculos de: Transferencia de Calor, Termodinámica, etc. El Cp es función solo de la temperatura y se interpreta como la capacidad de una sustancia de absorber calor.

El calor específico de una sustancia es la energía que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en un °C o K. Tiene las unidades en J/gK. Por otro lado, la capacidad calorífica (C) esla energía que se necesita para elevar la temperatura de una cantidad dada de una sustancia en 1K. La capacidad calorífica está dada por el producto del calor específico y la masa de la sustancia, en gramos, y se mide en J/K. La capacidad calorífica se define como:

C=∆U∆T

Donde ∆U es la cantidad de energía que se requiere para elevar la temperatura de la sustancia en ∆T.1

El aumento detemperatura ∆T para determinada cantidad de sustancia, se relaciona con el calor agregado, Q, mediante la ecuación
Q=C∆T

O sea

C=Q∆T J/K

Donde C es una constante de proporcionalidad que se llama capacidad calorífica. Como el aumento de la temperatura depende de la cantidad de sustancia presente, con frecuencia conviene hablar de la capacidad calorífica de un mol de sustancia o capacidadcalorífica molar,C, donde

C=Cn=Qn∆T J/molK

Y n es la cantidad de moles de la sustancia presente en determinada medición. C es una propiedad extensiva, pero C es una propiedad intensiva.2

Mediante la realización de esta actividad práctica se pretende que el estudiante aplique conocimientos y desarrolle habilidades relacionadas con el cálculo de propiedades termodinámicas de sustancias aldeterminar experimentalmente la capacidad calorífica de un líquido a presión constante y comparar el resultado con el obtenido a partir de tablas termodinámicas.

La capacidad calorífica a presión constante se define como:

CP≡∂H∂TP

La definición se acomoda a las capacidades caloríficas molar y especifica, dependiendo de si H es la entalpia molar o especifica.3

La entalpía de unasustancia o mejor dicho el cambio de energía de la misma, puede medirse en algunas ocasiones en términos del calor necesario para elevar la temperatura de una sustancia, es decir, mediante la relación:
Q=∆H

El calor está dado por la relación:
Q=n*Cp(T2-T1)

Donde:
T2-T1 es la diferencia de temperaturas

Q=V*I*t

Igualando las ecuaciones anteriores y despejando el Cp, tenemos otra manera decalcular la capacidad calorífica:

Cp=V*I*tn*(T2-T1)
Donde:
V es el voltaje en volts
I es la intensidad de corriente en Amperes
T es el tiempo en segundos

También existen instrumentos llamados calorímetros con los se puede medir directamente el cambio de calor.4
* Sección Experimental.
Materiales: termómetro (0-110°C), fuente de poder, Corning (con trampa de calor), resistencia,cronómetro, alambres, cinta teflón.
Reactivos: etanol (proporcionados por en Laboratorio 4. Facultad de Química Unidad El Cerrillo. Campus Universitario El Cerrillo, UAEM).
Equipo: balanza analítica (proporcionados por en Laboratorio 4. Facultad de Química Unidad El Cerrillo. Campus Universitario El Cerrillo, UAEM).

Procedimiento Experimental:

Se armó el dispositivo de la siguiente manera:...