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5/24/2018 92792260-capacidad-termica

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C P CID D TRMIC Profesor: Gerardo Omar Hernndez Segura

Departamento de Fisicoqumica

Laboratorio de Termodinmica

Universidad NacionalAutnoma de Mxico

Facultad de Qumica


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Que el alumno comprenda los conceptos de:

capacidad trmica

capacidad trmica especficaQue conozca las unidades en las cuales pueden

ser expresados ambas propiedades.

Que identifique la influencia de estas propiedades

en diferentes fenmenos cotidianos.

OBJETIVOS:


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A travs de una interaccin energtica entre dossistemas obtener la capacidad trmica yla capacidad trmica especfica de unmetal.

PROBLEMA:


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Sistema A Sistema B

Sistema C

Sistema A Sistema B

Sistema C

(a) (b)

La temperatura es una propiedad intensiva que permite saber si dos sistemas

en contacto a travs de una pared diatrmica se encuentran en equilibrio

trmico. Es una propiedad no mecnica del sistema y funcin de estado.

Ley Cero de la Termodinmica:

concepto de temperatura

LCE/2003


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CALORes la energa transferida

entre al menos dos sistemastermodinmicos (siendo uno de los

sistemas los alrededores), debido auna diferencia de temperaturasentre ellos.

CONCEPTO DE CALOR


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CONCEPTO DE CALOR

T1= T2

QT1 T2

T2 T1>

Equilibrio Trmico


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ALREDEDORES

TA

SISTEMATS

UNIVERSO TERMODINMICO


8/30

ALREDEDORES

TA

SISTEMATS

Si

TS> TA

entonces

Q


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ALREDEDORES

TA

SISTEMATS

Si

TS

= TA

entonces

Q = 0

CONVENCIN DE SIGNOS


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ALREDEDORES

TA

SISTEMATS

Si

TS< TA

entonces

Q>0

Q

CONVENCIN DE SIGNOS


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AnalogaCuando recibo $$$

Tengo +$$$Q

Cuando doy $$$

Tengo $$$

Q

CONVENCIN DE SIGNOS


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ganado cedidoQ Q

ECUACIN GENERAL DEL BALANCE DE CALOR

A B

TB< TA

QB= QA

Q


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32.6CH2O

100 g25C

+ FeFe100 g

100C

27CH2O

100 g25C

+ PbPb100 g

100C LCE/2003

EXPERIMENTO 1:

EXPERIMENTO 2:

FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CALOR


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H2OH2O

H2O

5000 cal

20C500 g

H2O

5000 cal

20C

2000 g

32C

25C

LCE/2003

EXPERIMENTO 2:

EXPERIMENTO 1:


15/30

26.1CH2O

100 g

25C

+ PbPb100 g

50C

LCE/2003

EXPERIMENTO 1:

EXPERIMENTO 2:

27CH2O

100 g

25C

+ PbPb100 g

100C


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FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CALOR

Q m t Q cm t

Q: calor transferido (cal)m: masa (g)t = tf ti: diferencia de temperaturas (C)c: constante de proporcionalidad que depende de la naturaleza

de la sustancia, llamada capacidad trmica especfica


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Qcm T

Q cm T

CAPACIDAD TRMICA ESPECFICA c

Es la cantidad de calor Q que una masa de un

gramo de sustancia absorbe, incrementando sutemperatura en un grado, y es una propiedadintensiva.

cal J BtugC kgK lbF

Unidades:


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Q C T

C mcHacemos:Q cm T

CAPACIDAD TRMICA C

Es la cantidad de calor Q que una sustancia

absorbe, incrementando su temperatura en ungrado, y es una propiedad extensiva.

cal J Btu

C K F

Unidades:

QC

T


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QU ES LA CALORIMETRA?

Es un rea de la termodinmica experimental que se

encarga del estudio y la cuantificacin de la cantidad de

calor cedida o absorbida por un sistema cuando se

realiza en l un proceso fsico o qumico.


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f it t t

0 0

0 0

0 0

f i

f i

f i

t t t Q

t t t Qt t t Q

DIFERENCIA DE TEMPERATURAS


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Falsa analogaCapacidad de almacenar algo

LOS CUERPOSNO TIENEN,NI ALMACENAN

CALOR

capacidad calorfica?


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Procedimiento experimental(primera etapa)

1. Amarra 4 o 5 cilindros

de metal con hilo nylon.

Deja 15 cm de hilo para

manipularlos.

2. Coloca 150 mL de H2OaTemperatura ambiente

en el vaso de unicel.

Tapa el recipiente e

inserta el termmetro

digital en la tapa.


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3. Introduce los cilindros en un bao a 40 Cpor 3 min. Mantn el termmetro en el H2Odurante ese tiempo.

Transcurridos 3 min con crnometro, el H2O

y el metal deben estar en equilibrio trmico.Registra la temperatura (este valorcorresponder a la temperatura inicial delmetal).

4. Transfiere rpidamente los cilindros alvaso de unicel que contiene el H2O a TA.

Agita suavemente durante tres minutos.

Registra la temperatura final del metal y delH

2

O.



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5. Repite el experimento

introduciendo los mismoscilindros de metal a:

Nota:TEb del H2O deber hervirvigorosamente con laresistencia

BAO60 C

80 C

T Eb


1 t i t l D t i i d id d t i


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Exp. Ti (C)agua fra

Teq (C) T agua(C)

Ti (C)metal

Teq (C) T metal(C)

Q agua(cal)

Q metal(cal)

Masa de agua fra = 150 g

Capacidad trmica especfica del agua = 1 cal/gC

T agua = teq t inicial agua

T metal = teq t inicial metal

T agua > 0

T metal < 0

1 parte experimental: Determinacin de capacidad trmica

ganado cedidoQ Q


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agua metal

metal metal metal metal

Q Q

Q m c T

Qmetal(cal)

Tmetal(C)

metal metal metalQ C T

En cul cuadrante estar el trazo de los datos experimentales?

Qu informacin me

proporciona este grfico?

T metal = teq t inicial metal

T metal < 0

metal metal metalQ C T

y mx b

0b


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1. Coloca 150 g de H2O a T ambiente en un vaso deunicel y registra su valor.

2. Amarra un hilo a unode los cilindrosmetlicospara poderlo manipular.

3. Introduce durante 3 min el cilindro en un bao de

Temperatura constante a 70 C4. Registra la temperatura inicial del metal.

5. Transfiere rpidamente el cilindro metlico al recipi-

ente que contiene H2O a Temperatura ambiente.

6. El cilindro debe quedar totalmente cubierto de

H2O. Registra la Tfinaldespus de transcurridos3min.

7. Repite el mismo procedimiento con dos, tres, cuatro

y cinco cilindros de metal.

8. Para cada caso determina la masa de los cilindros.

Procedimiento experimental(segunda etapa)


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#exp Masametal (g)

Ti metal(C)

Ti agua(C)

Teq (C) T agua(C)

T

metal(C)Q agua

(cal)Q metal

(cal)C metal(cal/C)

ganado cedidoQ Q metal

metalmetal

C

Q

T

Masa agua = 150 gQagua = m agua C agua T agua

2 parte del experimento: Determinacin de capacidad trmica especfica

Capacidad trmica especfica del agua = 1 cal/gC


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Cmetal

(cal/C)

m (g)

Qu informacin meproporciona este grfico?

Obtener % de error conrespecto al valor terico

metalC cmy mx b

0b


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Por su atencinGracias

e-mail: [email protected]

Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernndez Segura

Gracias por su atencin

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