Determinacion Del Calor Específico de Liquidos

PRÁCTICA Nº 5 DETERMINACION DEL CALOR ESPECÍFICO DE LIQUIDOS 1) INTRODUCCIÓN TEORICA *Capacidad calorífica

 Las dos capacidades caloríficas se han definido como sigue:

 En esta forma las cantidades adquieren cierto significado físico, con lo cual se les puede imaginar que representan la cantidad de energía requerida para aumentar la temperatura de una sustancia en un grado, energía que puede proporcionarse mediante la transferencia de calor en ciertos procesos específicos. Para determinar la entalpia (o la energía interna) a partir de los valores experimentales de Cp. o de (Cr) primero debe conocerse o calcularse el cambio de dicha propiedad por medio del balance general de energía y luego evaluar la capacidad calorífica para pequeños cambios de entalpia.  De acuerdo con la definición de caloría o de Btu que se presento en el experimento anterior, se puede observar que la capacidad calorífica puede expresarse en varios sistemas de unidades y aun así tener el mismo valor numérico; por ejemplo, la capacidad calorífica puede expresarse en las siguientes unidades:

O puede indicarse en términos de

 El PCU corresponde a la unidad térmica de libra-centígrado, CHU para la unidad térmica centígrada. Es importante aprender de memoria estas relaciones. Obsérvese que cada forma de la capacidad calorífica consiste de la unidad de energía dividida por el producto de la unidad de masa multiplicado por la unidad de cambio de temperatura.  La capacidad calorífica para un amplio intervalo de temperaturas de cierta sustancia se relaciona con la temperatura absoluta. En gráficas se puede observar que a cero grados absolutos, la capacidad calorífica es cero de acuerdo con la tercera ley de la termodinámica. A medida que la temperatura aumenta, la capacidad calorífica también se incrementa hasta llegar a cierto punto en que se realiza la transición de fases.  Para el caso de sustancias reales, la capacidad calorífica no es constante con la temperatura, aunque a veces se puede suponer dicha constancia con objeto de disponer de resultados aproximados.

 Es evidente que para el gas ideal, la capacidad calorífica isobárica es constante aun cuando la temperatura varíe.  Para los gases reales típicos, las capacidades caloríficas que se indican corresponden a componentes puros. Para las mezclas ideales, las capacidades caloríficas de los componentes individuales pueden calcularse por separado y cada componente manejarse en forma aislada.  La mayoría de las ecuaciones para las capacidades caloríficas de los sólidos, líquidos y gases son empíricas y por lo general la capacidad calorífica a presión constante, Cp., se expresa como función de la temperatura haciendo uso de las series exponenciales con constantes a, b, c, etc.; por ejemplo: Cp= a + T Cp= a + bT + cT2  En donde la temperatura puede expresarse en ºC, ºF, ºR o ºK. Si Cp. se expresa en la forma: Cp. = a + bT + cT -1/2 Cv= a + bT - cT -2  en una forma en que se divida entre T, entonces será necesario utilizar ºR o ºK en las ecuaciones de capacidad calorífica, ya que, en caso de usar ºC o ºF, existiría cierto punto del intervalo de temperatura en que se estaría dividiendo entre cero. Ya que las ecuaciones de capacidad calorífica solo son validas dentro de ciertos intervalos moderados de temperatura, es posible disponer de ecuaciones de diferentes tipos cuya precisión casi sea igual a los datos experimentales de capacidad calorífica. El problema de ajustar las ecuaciones de la capacidad calorífica con los datos de dicha propiedad se ha simplificado bastante en la actualidad por medio de las computadoras digitales, las cuales presentan la posibilidad de determinar las constantes que mejor se adaptan haciendo uso de un programa estándar preparado previamente y que al mismo tiempo definen la precisión con que pueden determinarse las capacidades caloríficas.  El calor específico es un término semejante al “peso especifico” en el hecho de que corresponde a la relación que existe entre la capacidad calorífica de una sustancia y la capacidad calorífica de otra sustancia de referencia. La sustancia de referencia más común para los sólidos y los líquidos es el agua a la cual se le asigna la capacidad calorífica de 1.00 para una temperatura cercana a 17ºC. Ya que la capacidad calorífica de agua es aproximadamente la unidad en los sistemas cgs. Y en el sistema de ingeniería americano, los valores numéricos del calor específico y de las capacidades caloríficas son casi iguales aunque sus unidades sean diferentes. Capacidad calorífica del agua líquida.

Capacidad calorífica del vapor de agua.

Variación de la capacidad calorífica con la temperatura.

2) OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA Calcular la constante ‘K’ de cierto calorímetro (termo). Calcular el calor específico de un líquido. 3) DESCRIPCIÓN PRIMERA PARTE CALCULO DE LA CTE (K) DEL CALORIMETRO (TERMO).  Calentar una cantidad no conocida de agua hasta que empiece a hervir  El termo que inicialmente se encuentra vacio(o con aire), con la ayuda de un termómetro medir la temperatura 1.  Posteriormente en una probeta medir un volumen V1 conocido de agua caliente que se encuentra a T2.  El agua caliente vaciar al termo, tapar y después de cierto tiempo destapar e inmediatamente tapar con la mano para que nuestro sistema siga siendo adiabático, colocar por entre los dedos el termómetro y medir T3.  Tabular resultados.

SEGUNDA PARTE

DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO (Cp) DE UN LÍQUIDO (pil frutt) Pesar el matraz. Vaciar un líquido con volumen conocido (V1). Pesar nuevamente el matraz con el líquido. Calcular la densidad del líquido. Medir un volumen conocido V1 en una probeta, y medir T4 (T inicial). Vaciar el termo que tiene agua caliente, tapar el termo pasado cierto tiempo medir T5.  Tabular resultados.      

4) CALCULOS a).-Calculo del calor especifico del pilfrut

DATOS OBTENIDOS EN LA PRÁCTICA

 T1 (ºC)

T2 (ºC)

T3 (ºC)

T4 (ºC)

T5 (ºC)

ρ H2O (gr/cm3)

ρ del pil frutt (gr/cm3)

20

62

40

19.5

35

1.000

1.007

Masa del liquido (gr) 153.5

Volumen del liquido (cm3) 153.5

ECUACIONES A UTILIZAR



Calor ganado = - calor perdido Practica a calor sensible A P constante

O m en vez de n. 

DATOS OBTENIDOS DE TABLAS 1ra Parte.

 CALCULO DE LA CONSTANTE (K) DEL CALORIMETRO (TERMO). Característica principal del calorímetro (termo).- es adiabático (no hay intercambio de calor en el MEDIO AMBIENTE.

Suponer que Cp H2O=cte.

K (T3-T1) = mCpH2O (T3-T2)

2da Parte.

 DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO (Cp) DE UN LÍQUIDO (pil frutt)

Suponer que Cp H2O=cte.

Calor ganado = - calor perdido

m Cp liquido (T5 – T4) = - m Cp agua (T5 – T3) 161.29 gr cp liquido (35– 19.5) ºC = - 153.5 gr *



CONSTRUIR TABLAS

(35-40) ºC

� H2O (gr/cm3)

� liquido (gr/cm3)

1.000

161.29

K termo (cal/ºC) 168.85

Cp del agua (cal/grºC) 1.000

Cp liquido (cal/grºC) 1.5960

b).-Calculo del calor especifico del hielo DATOS OBTENIDOS EN LA PRÁCTICA

 T1 (ºC)

T2 (ºC)

T3 (ºC)

T4 (ºC)

T5 (ºC)

ρ H2O (gr/cm3)

ρ del hielo(gr/cm3 )

20

62

35

19.5

30

1.000

0.917

Masa del liquido (gr) 218.15

Volumen del liquido (cm3) 164.5

ECUACIONES A UTILIZAR



Calor ganado = - calor perdido Practica a calor sensible A P constante O m en vez de n. 

DATOS OBTENIDOS DE TABLAS 1ra Parte.

 CALCULO DE LA CONSTANTE (K) DEL CALORIMETRO (TERMO). Característica principal del calorímetro (termo).- es adiabático (no hay intercambio de calor en el MEDIO AMBIENTE. Suponer que Cp H2O=cte.

K (T3-T1) = -mCpH2O (T3-T2)

2da Parte.

 DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO (Cp) DE UN solido (hielo) Suponer que Cp H2O=cte.

Calor ganado = - calor perdido

m Cp liquido (T5 – T4) = - m Cp agua (T5 – T3) 26.3 gr cp Hielo (30– 19.5) ºC = - 164.5 gr *



CONSTRUIR TABLAS

� H2O (gr/cm3)

� liquido (gr/cm3)

1.000

161.29



(30-35) ºC

K termo (cal/ºC) 168.85

Cp del agua (cal/grºC) 1.000

Cp liquido (cal/grºC) 0.307

PORCENTAJE DE ERROR.

Error

Error relativo

5)

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

Y

 Según teoría la cual explicamos en introducción llegamos a obtener un análisis dimensional de las unidades de cp y k igual al teórico, como nuestra diferencia de temperatura fue entre 12 y 76ºC suponemos el Cp = 1 y no llegamos a la conclusión de que a medida que la temperatura aumenta, la capacidad calorífica también se incrementa; pero este hasta que llegue a un punto en que se realiza la transición de fases, esto no ocurre dentro de nuestros límites de temperatura ya que la máxima obtenida es de 76ºC y a nuestra presión el agua empieza a condensarse a una superior a 90ºC; es por eso que se supone a Cp=cte.=1.  También pudimos llegar a la conclusión de que según teoría nos dice de que el Cp del agua es mayor a la de cualquier otra sustancia liquida, eso se cumplió ya que 1>0.3659.  Para que se mantenga la estabilidad térmica del sistema, el Cp siempre va a ser POSITIVO.  En la primera parte del experimento el que gana calor es el termo y el que pierde es el agua, fácilmente podemos comprobarlo con la diferencia que hubieron con sus temperaturas, la transferencia de calores se hacen de forma de calor sensible, ya que el calor está relacionado con un ∆T. El calor perdido es la energía mecánica y el calor ganado es la energía térmica; la variación que existe para el agua es su cambio de temperatura, el cambio de volumen ya que al colocar la mano para medir la temperatura se sintieron gotas de agua en la mano, es decir, una milesima parte de su liquido se haya condensado y para el termo pasa lo mismo; un cambio de temperatura, el volumen se mantiene constante dentro del calorímetro ya que lo que se condensa, dentro de cierto tiempo vuelve a su estado natural 6) BIBLIOGRAFIA  PRINCIPIOS Y CALCULOS BASICOS DE LA INGENIERIA QUIMICA. DAVID M. HIMMELBLAU PAGINAS CONSULTADAS DEL “274 - 283”. www.google.com

UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA SAN

FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD

TECNOLOGIA

INGENIERIA DE PETROLEO Y GAS NATURAL

TEMA: PRACTICO N°5 “CALOR ESPECÍFICO”

DOCENTE:

Ing. MARCIAL ANDRADE

MATERIA:

LAB: QMO 206

GRUPO:

N°

UNIVERSITARIOS:

%

HOARIO: SABADO 7-9 am

Juárez Lexin Paul SERRUDO CERVANTES OSVALDO

NELSON

Sucre, sábado 29 Non. 08