FISICA II calorimetria

FISICA IIcalorimetria

ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL- OXAPAMPA

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIN FACULTAD DE INGENIERIA

IntroduccinS.XVIII: Teora del calrico:fluido imponderable que entra o sale de los cuerpos y que se conservaS.XIX:Conde Rumford (1799): rozamiento genera calorJames Joule (1843): calor como energaEl calor es un mecanismo por el que la energa se transfiere entre un sistema y su entorno como consecuencia de una diferencia de temperatura entre ambos. tambin es la cantidad de energa Q transferida en ese proceso

SolVolcnY artificiales como la reaccin de combustin del gas propanoPresente en el baln de gas de cocina 2C3H8+702 6CO2 + 8H2O + PropanoAnhiCarbnico

Otras como combustin de: petrleo, gasolina, etc Saben, en la naturaleza encontramos fuentes de calor tales como...Fogata

3Energa interna

Ejemplo: agua que se calienta en una llamaEl agua absorbe energa en forma de calorEs incorrecto hablar de calor contenido en el aguaCmo se denomina la energa acumulada?La energa interna (U) es la energa asociada a los componentes microscpicos de un sistema (tomos y molculas) observados desde un sistema de referencia en reposo respecto al sistema. Incluye:Ec y Ep debidas al movimiento de tomos y molculasEnerga potencial intermolecularUnidades del calorEn los comienzos de la Termodinmica no se consideraba el calor como energaSe diseo un mtodo para medir el Q transferido en funcin del incremento de temperatura de los cuerpos:Calora (cal): calor necesario para elevar la temperatura de 1g de agua desde 14,5 a 15,5 C.Existe una relacin entre esta unidad y la unidad de energa del S.I: 1 cal=4.18 JCalores especficos y latentesCuando un sistema absorbe (o cede) una determinada cantidad de calor puede ocurrir que:experimente un cambio en su temperaturaexperimente un cambio de fase a temperatura constante.el intercambio de calor ocasiona cambio de temperaturaSi durante la absorcin de Q unidades de calor, un sistema experimenta un cambio de temperatura de ti a tf , se define como capacidad calorfica media del sistema.Capacidad calorfica

Calor especificoEl calor que se debe suministrar o quitar a un sistema para cambiar su temperatura de un valor inicial T1, aun valor final T2

Calor especifico

Calor especifico del agua

Calor especifico del agua, propiedadesEl agua tiene un valor muy alto de calor especfico:puede absorber o ceder gran cantidad de calor con un pequeo TEs una sustancia excelente para almacenar energa trmica o como refrigeranteEsta propiedad explica muchos fenmenos:Clima en lugares costeros (colchn trmico)Brisa en las playasCalor especfico (capacidad calorfica especfica) (25 C, 1 atm=101 325 Pa)

Calor especfico (capacidad calorfica especfica) (25 C, 1 atm=101 325 Pa)

Calor latente y cambios de faseLa energa se emplea en vencer las fuerzas atractivas entre molculasEn una sustancia pura el cambio de fase a una P dada ocurre a temperatura fija

Calor latente y cambios de faseFormas mas comunes de cambios de fase:Fusin-solidificacinCondensacin-vaporizacinSublimacin-volatilizacinEj: hielo seco: CO2 pasa de slido a gas a 1 atm y -78CCambios de forma cristalina en slidosEj: carbono-diamante

Calor latente

Energa que ha de absorber o ceder 1 kg de sustancia para que se produzca el cambio de fase:Q=m Signo: sigue el convenio para QUnidades de : J/Kg o Cal/gDepende de:Tipo de cambio de fase SustanciaCalor latentePuntos y calores latentes de fusin y vaporizacin a 1 atm

(*) corresponde a sublimacin El calor latente v suele ser mayor que el f

fvCalor latente

fvejemploCalor necesario para convertir m=1,5 kg de hielo a t0=-20C y 1 atm en vapor (chielo= 2,05Kj/KgK cagua= 4,18Kj/KgK)

ejerciciosCunto carbn se necesita para calentar el agua en un tanque de 40 galones de 40 F a 180 F si el calor de combustin del carbn empleado es de 6000 Kcal/Kg? (R=1.97 Kg de carbn)ejerciciosSi a 0.04 Kg de un metal a 100C se coloca en 0.15 Kg de agua a 18 C y la temperatura final de la mezcla es de 20 C Cul es el calor especifico del metal? (R=0.094Kcal/Kg C)ejerciciosSi 0.08 Kg de aluminio (de calor especifico 0.212 Kcal/Kg C) a 100 C se colocan en 0.1 Kg de agua a 15 C Cul es la temperatura final de la mezcla? (R=27.3 C)EjercicioSe dan 2 recipientes, uno a 80F y el otro a 205 F Cunta agua se debe tomar de cada uno para tener 200lb de agua a 150 C? (R= 88lb de agua 80 F y 112 Lb de agua a 205 F)EjercicioCalcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a 15C en agua a 0C.

EjercicioCalcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a -10 C en vapor a 130 C. (chielo= 0.5 cal/g C; cvapor=0.48 cal/g C)

EjercicioSi 2 Kg de metal de calor especifico 0.092 Kcal/ kg C a una temperatura de 190 C se colocan en 0.4 Kg de hielo a 0C Cul es la temperatura final de la mezcla? (R:5.1 C)EjercicioSi 0.1 Kg de vapor a 130 C se condensa en 2.5 Kg de agua a 30 C contenida en un calormetro de aluminio que pesa 0.5 Kg Cul es la temperatura final de la mezcla? (R: 51.1 C)