Post on 09-Apr-2020
“CAPACIDAD TÉRMICA”
Profesor: Gerardo Omar Hernández Segura
Departamento de Fisicoquímica
Laboratorio de Termodinámica
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Química
Que el alumno comprenda los conceptos de: capacidad térmica
capacidad térmica específicaQue conozca las unidades en las cuales pueden ser expresados ambas propiedades.
Que identifique la influencia de estas propiedades en diferentes fenómenos cotidianos.
OBJETIVOS:
A través de una interacción energética entre dos
sistemas obtener la capacidad térmica y
la capacidad térmica específica de un metal.
PROBLEMA:
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 sistemasen contacto a través de una pared diatérmica se encuentran en equilibriotérmico. Es una propiedad no mecánica del sistema y función de estado.
Ley Cero de la Termodinámica: concepto de temperatura
LCE/2003
CALOR es la energía transferida entre al menos dos sistemas
termodinámicos (siendo uno de los sistemas los alrededores), debido a una diferencia de temperaturas
entre ellos.
CONCEPTO DE CALOR
CONCEPTO DE CALOR
T1 = T2
QT1 T2
T2 T1>
Equilibrio Térmico
ALREDEDORESTA
SISTEMATS
UNIVERSO TERMODINÁMICO
ALREDEDORESTA
SISTEMATS
Si
TS > TA
entonces
Q<0
Q
CONVENCIÓN DE SIGNOS
ALREDEDORESTA
SISTEMATS
Si
TS = TA
entonces
Q = 0
CONVENCIÓN DE SIGNOS
ganado cedidoQ Q= −
ECUACIÓN GENERAL DEL BALANCE DE CALOR
A B
TB < TA
QB = −QA
Q
32.6 CH2O
100 g25 C
+ Fe
Fe100 g100 C
27 CH2O
100 g25 C
+ Pb
Pb100 g100 C
LCE/2003
EXPERIMENTO 1:
EXPERIMENTO 2:
FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CALOR
H2OH2O
H2O5000 cal
20 C500 g
H2O
5000 cal
20 C2000 g
32 C
25 CLCE/2003
EXPERIMENTO 2:
EXPERIMENTO 1:
26.1 CH2O
100 g25 C
+ Pb
Pb100 g50 C
LCE/2003
EXPERIMENTO 1:
EXPERIMENTO 2:
27 CH2O
100 g25 C
+ Pb
Pb100 g100 C
FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CALOR
Q m t∝ ∆
Q cm t= ∆
Q: calor transferido (cal)m: masa (g)Δt = tf − ti: diferencia de temperaturas (ºC)c: constante de proporcionalidad que depende de la naturaleza de la sustancia, llamada capacidad térmica específica
Qcm T
=∆
Q cm T= ∆
CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA c
Es la cantidad de calor Q que una masa de ungramo de sustancia absorbe, incrementando sutemperatura en un grado, y es una propiedadintensiva.
cal J BtugºC kgK lbºF
Unidades:
Q C T= ∆C mc=Hacemos:
Q cm T= ∆
CAPACIDAD TÉRMICA C
Es la cantidad de calor Q que una sustancia absorbe, INCREMENTANDO SU TEMPERATURA en un grado
Es una propiedad extensiva.
cal J BtuºC K ºF
Unidades:
QCT
=∆
CALORIMETRÍA
Es un área de la termodinámica experimental que se encarga del estudio y la cuantificación de la cantidad de
calor cedida o absorbida por un sistema cuando se realiza en él un proceso físico o químico.
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 H2O a Temperatura ambiente en el vaso de unicel. Tapa el recipiente e inserta el termómetro digital en la tapa.
3. Introduce los cilindros en un baño a 40 °C por 3min. Mantén el termómetro en el H2O durante ese tiempo.
Transcurridos 3 min con crónometro, el H2O y el metal deben estar en equilibrio térmico. Registra la temperatura (este valor corresponderá a la temperatura inicial del metal).
4. Transfiere rápidamente los cilindros al vaso de unicel que contiene el H2O a TA.
Agita suavemente durante tres minutos. Registra la temperatura final del metal y del H2O.
Procedimiento experimental(primera etapa)
5. Repite el experimentointroduciendo los mismos cilindros de metal a:
Nota:TEb del H2O deberá hervir vigorosamente con la resistencia
BAÑO
60 °C80 °C
T Eb
Procedimiento experimental(primera etapa)
Exp. Ti (ºC) agua fría
Teq (ºC) ∆T agua (ºC)
Ti (ºC) metal
Teq (ºC) ∆T metal (ºC)
Q agua (cal)
Q metal (cal)
Masa de agua fría = 150 gCapacidad térmica específica del agua = 1 cal/gºC
∆T agua = teq – t inicial agua
∆T metal = teq – t inicial metal
∆T agua > 0
∆T metal < 0
1ª parte experimental: Determinación de capacidad térmica
ganado cedidoQ Q= −agua metal
metal metal metal metal
Q QQ m c T
= −
= ∆
Qmetal(cal)
∆Tmetal(ºC)
metal metalmetalQ C T= ∆¿En cuál cuadrante estará el trazo de los datos experimentales?
¿Qué información me proporciona este gráfico?
∆T metal = teq – t inicial metal
∆T metal < 0
metal metalmetalQ C T= ∆
y mx b= +0b =
1. Coloca 150 g de H2O a T ambiente en un vaso de unicel y registra su valor.
2. Amarra un hilo a uno de los cilindros metálicos para poderlo manipular.
3. Introduce durante 3 min el cilindro en un baño de Temperatura constante a 70 °C
4. Registra la temperatura inicial del metal.
5. Transfiere rápidamente el cilindro metálico al recipi-ente que contiene H2O a Temperatura ambiente.
6. El cilindro debe quedar totalmente cubierto de H2O. Registra la Tfinal después de transcurridos 3min.
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)
#exp Masa metal (g)
Ti metal
(ºC)
Ti agua (ºC)
Teq(ºC)
∆T agua
(ºC)
∆T metal(ºC)
Q agua (cal)
Q metal
(cal)
C metal (cal/ºC)
ganado cedidoQ Q= −
metalmetal
metal
CQT
=∆
Masa agua = 150 gQagua = m agua C agua ∆T agua
2ª parte del experimento: Determinación de capacidad térmica específica
Capacidad térmica específica del agua = 1 cal/gºC
Cmetal
(cal/ºC)
m (g)
¿Qué información me proporciona este gráfico?
Obtener % de error con respecto al valor teórico
metalC cm=y mx b= +
0b =
Por su atención¡Gracias!
e-mail: omar.termo@hotmail.com
Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernández Segura
¡Gracias por su atención!