Capacidad Térmica Especifica

Capacidad térmica

Introducción:

A menudo cuando calentamos alimentos podemos notar como algunas partes se encuentran a mayor temperatura que otras del mismo platillo, como en el particular caso de recalentar comida en el microondas: donde las tortillas pueden estar más calientes o frías con respecto a nuestro guisado; esto se debe principalmente a la capacidad de las sustancias para almacenar energía, esto quiere decir que para cada sustancia es necesaria una cantidad de calor distinta para elevar la temperatura de una masa dada a un cierto número de grados. Esto se debe a que toda esa energía se aprovecha o utiliza de formas distintas pero en general, sólo una porción de la energía que absorbe una sustancia eleva su temperatura. Hay dos tipos de capacidades térmicas, pero ambas se refieren a casos distintos: capacidad térmica que se define como la cantidad de energía en forma de calor que se necesita suministrar a un sistema para incrementar su temperatura en un grado Celsius y la capacidad térmica especifica que se define como la cantidad de energía que es necesario suministrar a una masa unitaria de una sustancia. Se puede decir que la capacidad térmica es característica de un objeto en particular, pero la capacidad térmica específica caracteriza a una sustancia, tanto como hablar de la capacidad térmica de una moneda de plata y de la capacidad térmica especifica de la plata.

Problema y resolución de la práctica

A través de una interacción energética entre dos sistemas obtener la capacidad térmica y la capacidad térmica específica de un metal.

cmetal= 0.101 cal/(gªC)

Algoritmo de cálculo

Primer Parte

1.- ¿cómo se calcula el calor ganado por el agua?

Q=m_A c_A ∆T

2.- ¿Cómo se calcula el calor cedido por los cilindros metálicos?

Q_ganado=〖-Q〗_cedido

Evento 1:

Q=m_A c_A ∆T mA= 150 g CA= 1 cal/gºC ΔT= 1ºC

Q= (150g)( (1 cal)/(gªC))(1ºC) = 150 cal

Calor cedido:

Q_ganado 〖+Q〗_cedido=0

Q_cedido=-Q_ganado

Q_cedido= -150 cal

Segunda Parte

Q_ganado=〖-Q〗_cedido

m_M c_M ∆T=m_A c_A ∆T

m_M c_M (T_f 〖-T〗_iM )=m_A c_A (T_f 〖-Ti〗_A )

c_M=(m_A c_A (T_f 〖-Ti〗_A ))/(m_M (T_f 〖-T〗_iM ) )

Evento 1

Capacidad térmica específica: C= c/m=Q/mΔT

Calor ganado: Q=mCΔT

Q= (150g)( (1 cal)/(gªC))(0.3ºC)

Q= 45 cal ganados

Qganado + Qcedido = 0

Q cedido = -45 cal

C= (-45 cal)/((8.7g)(-53.1ºC))= 0.097 cal/(gªC)

Tabla de resultados de cálculos

Primer Parte

Tabla 1: Muestra las medidas de temperatura, pera el agua y el metal

Evento T inicial (Agua) T final (Agua) T inicial (metal) T final (metal)

1 23.7 ºC 24.7 ºC 59 ºC 24.7 ºC

2 25.3 ºC 26.4 ºC 81 ºC 26.4 ºC

3 27.1 ºC 28.1 ºC 83 ºC 28.1 ºC

4 28.5 ºC 28.3 ºC 24 ºC 28.3 ºC

5 28.0 ºC 30.0 ºC 86 ºC 30 ºC

Cálculos

Tabla 2: Muestra a partir del balance de energía el calor ganado y el calor cedido

Agua Metal

Evento ΔT (H_2 O) Q ganado ΔT (metal) Q cedido

1 1 ºC 150 cal -34.3 -150 cal

2 1.1 165 cal -54.6 -165 cal

3 1 150 cal -54.9 -150 cal

4 -0.2 -30 cal 4.3 30 cal

5 2 300 cal -56 -300 cal

Segunda parte

Datos

Tabla 3: Muestra los datos medidos de masa y temperaturas

Núm. Cilindros Masa del metal Tinicial metal Tinicial Agua Temperatura final

1 8.7 75 ºC 21.6 ºC 21.9 ºC

2 8.66 75 ºC 22.0 ºC 22.6 ºC

3 8.69 75 ºC 22.6 ºC 23.6 ºC

4 8.68 76

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