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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
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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:
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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.
Procedimiento experimental(primera etapa)
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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
Procedimiento experimental(primera etapa)
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: omar.termo@hotmail.com
Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernndez Segura
Gracias por su atencin