Capacidad Calorifica En Un Metal

Practica 3.

Capacidad calorífica de un metal.

Objetivo

Calcular la capacidad calorífica de un metal a diferentes temperaturas y compararlo con el dato bibliográfico para calcular el % de error.

Calcular la capacidad calorífica del aluminio, a diferentes temperaturas para posteriormente comparar estos datos experimentales con los teóricos o bibliográficos, determinando el porcentaje de error entre estos.

Objetivos personales

Calcular la capacidad calorífica del aluminio, a diferentes temperaturas para posteriormente comparar estos datos experimentales con los teóricos o bibliográficos, determinando el porcentaje de error entre estos.

Determinación de la capacidad calorífica especifica de un sólido en un proceso a presión constante.

Determinar el valor de la capacidad calorífica del sólido en estudio a partir de los datos experimentales.

Comparar el valor de la capacidad calorífica obtenida, experimentalmente con el valor reportado en la bibliografía tomando en cuenta la temperatura del sistema.

Introducción teórica.

La capacidad calorífica es la cantidad de calor que se requiere para elevar a temperatura de un sistema en una cantidad específica o bien, la relación del calor absorbido a la variación de temperatura, q/∆T. La capacidad calorífica C a cualquier temperatura es el límite de esta proporción a medida que ∆T disminuye cada vez más.

La capacidad calorífica a presión constante Cp siempre es mayor que la capacidad calorífica a volumen constante Cv, debido a que cuando una sustancia se calienta a presión constante se efectúa un trabajo de presión-volumen.

Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

Está dada por la ecuación:

C = Q/T [J/K]

Donde C es la capacidad calorífica, Q es el calor y T la variación de temperatura.

Se mide en joule por kelvin (unidades del SI).

La capacidad calorífica va variando según la sustancia.

Su relación con el calor específico es:

C = c.m

En donde c es el calor específico, y m la masa de la sustancia considerada.

Igualando ambas ecuaciones, procedamos a analizar:

Q/T = c * m

De aquí es fácil inferir que aumentando la masa de una sustancia, aumentamos su capacidad calorífica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura.

CALOR ESPECÍFICO

El calor específico o capacidad calorífica específica, c, de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura en una unidad por unidad de masa, sin cambio de estado:

En donde c es el calor específico, Q es la cantidad de calor, m la masa y ΔT la diferencia entre las temperaturas inicial y final.

Esta ecuación permite calcular la capacidad calorífica por gramo, también conocido como calor específico y se define como la cantidad de calor que se debe suministrar a un gramo de masa para elevar su temperatura en un grado centígrado.

Su unidad en el sistema SI es el julio por kilogramo y kelvin, cuya notación es J/(kg•K). También se usa bastante las unidad del sistema técnico, la kilocaloría por kilogramo y grado Celsius y su notación es: kcal/kgºC.

También existe la capacidad calorífica molar que se relaciona con el calor específico cuando este último se multiplica por el peso molecular, se obtiene la capacidad calorífica molar. Estas definiciones son aplicables a sólidos, líquidos y gases.

De ahí se deduce una fórmula para el calor intercambiado dependiente del número de moles (n) en vez de la masa (m).

Su unidad en SI es el joule por mol y kelvin, cuya notación es J/(mol•K)

También se debe entender que la capacidad calorífica calculada como es un promedio de C calculado en el intervalo de temperatura ∆T y que el valor exacto para una temperatura dada sería

El valor de la capacidad calorífica, además de depender de la temperatura, también depende de las condiciones en que fue medida ya sea a presión P o volumen V constantes por lo que esto debe ser aclarado mediante un sub índice como CP o CV que representan a la capacidad calorífica a presión y volumen constante respectivamente.

Desarrollo experimental

Armar el equipo colocar el tripie en el área de trabajo poner la malla de asbesto y encima colocar el vaso de precipitado con agua.

Ajustar la balanza y pesar el trozo de aluminio.

Sumergir el aluminio en el vaso que contiene el agua

Hacer lectura de temperatura ambiente del aluminio sumergido en el agua con ayuda del termómetro

Conectar el mechero de bunsen en la llave del gas y prender y regular la flama posteriormente colocarlo debajo del equipo previamente armado

Comenzar a calentar

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