PRÁCTICA 6: CAPACIDAD TÉRMICA Prof. Elizabeth K. Galván Miranda Prof. Ximena Villegas Pañeda Facultad de Química, UNAM Departamento de Fisicoquímica Laboratorio de Termodinámica
ObjeMvo general Comprender los conceptos de capacidad térmica y capacidad térmica específica y las unidades en las cuales pueden ser expresadas. IdenMficar la influencia que Menen en diferentes fenómenos comdianos
Temperatura y calor La temperatura es una función de estado que nos permite saber si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico A B Ley cero de la termodinámica C
Temperatura y calor El calor es la energía transferida entre dos sistemas que se encuentran a diferente temperatura
Universo termodinámico sistema + alrededores abierto cerrado aislado
Transferencia de calor: convención de signos Sistema egoísta Si T s > T a T s Q T a Como el sistema es egoísta: Q < 0
Convención de signos Sistema egoísta T s T a Si T s = T a Q = 0
Convención de signos Sistema egoísta Si T s < T a T s Q T a Como el sistema es egoísta: Q > 0
Tipos de procesos T s Q T a T s Q T a Proceso exotérmico Proceso endotérmico Q ganado = Q cedido
De qué depende la transferencia de calor? H 2 O 100 g 25 C + Fe 100 g 100 C 32.6 C Fe + 100 g Pb 27 C 100 C Depende de la naturaleza de la sustancia Pb
De qué depende la transferencia de calor? 21 kj H 2 O 100 g 20 C 32 C Depende de de la canmdad de sustancia 21 kj H 2 O 1000 g 20 C 25 C
De qué depende la transferencia de calor? H 2 O 100 g 25 C + Pb 100 g 100 C 27 C Pb + 100 g Pb 26.1 C 50 C Depende de la diferencia de temperaturas Pb
De qué depende la transferencia de calor? Depende de la naturaleza de la sustancia Depende de de la canmdad de sustancia Depende de la diferencia de temperaturas Q! m"t Q = cm!t Q: calor transferido (cal) m: masa (g) ΔT = T f T i : diferencia de temperaturas (K o C) c: capacidad térmica específica
Capacidad térmica específica (c) La canmdad de calor que absorbe 1 gramo de sustancia para incrementar su temperatura 1 C Extensiva o intensiva? Q = cm!t Unidades:! cal $ # " gºc c = & = %! # " Q m!t J $! & = Btu $ # & kgk% " lbºf%
Capacidad térmica (C) La canmdad de calor que absorbe una sustancia para incrementar su temperatura 1 C C = cm Extensiva o intensiva? Q = cm!t Q = C!T Unidades:! cal$ # " ºC & = %! # " C = Q!T J $! & = Btu $ # & K% " ºF %
Capacidad térmica
Problema Laboratorio de Termodinámica. Prác<ca 6: A través de una interacción energémca entre dos sistemas, obtener la capacidad térmica y la capacidad térmica específica de un metal
Procedimiento experimental: capacidad térmica 1. Amarra 4 o 5 cilindros de metal con hilo nylon. Deja 15 cm de hilo para manipularlos. 2. Coloca 150 ml de H 2 O 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 3 min. Mantén el termómetro en el H 2 O durante ese Mempo. Transcurridos 3 min, el H 2 O 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 conmene el H 2 O a T ambiente. Agita suavemente durante tres minutos. Registra la temperatura final del metal y del H 2 O. 5. Repite el experimento introduciendo los mismos cilindros de metal a 60, 80ºC y T ebullición
Resultados: C Laboratorio de Termodinámica. Prác<ca 6: Exp. Ti ( C) agua Ti ( C) metal Teq ( C) T agua ( C) T metal ( C) Q agua (cal) Q metal (cal) 1 2 3 4
Procedimiento experimental: capacidad térmica especifica 1. Coloca 150 g de H 2 O 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 recipiente que conmene H 2 O a temperatura ambiente. 6. El cilindro debe quedar totalmente cubierto de H 2 O. Registra la T eq después de transcurridos 3 min. 7. Repite el mismo procedimiento con dos, tres, cuatro y cinco cilindros de metal. 8. Para cada caso determina la masa de los cilindros.
Resultados: c Laboratorio de Termodinámica. Prác<ca 6: Exp. Masa metal (g) Ti metal ( C) Ti agua ( C) Teq ( C) T agua ( C) Tmetal ( C) Q agua (cal) Q metal (cal) C metal (cal/ C) 1 2 3 4 5
Resultados: C Laboratorio de Termodinámica. Prác<ca 6: Exp. Ti ( C) agua Ti ( C) metal Teq ( C) T agua ( C) T metal ( C) Q agua (cal) Q metal (cal) 1 2 3 4