• Author / Uploaded
• paguatianome1994

Citation preview

Calorimetría Anyi Natali Gomez Moreno, Wendy Yeleny Rico Pardo, Alix Andrea Leon Castañeda, Luisa Fernanda Ortiz Guerra, Nandar Andres Santacruz.

Institución universitaria politecnico grancolombiano. Subgrupo 19

Resumen La capacidad calórica de un objeto es la cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura en 1 k. cuanto mayor es la capacidad calórica de un cuerpo mas calor se necesita para producir un aumento de temperatura dado a esto analizaremos 60 configuraciones diferente donde variara la masa y la temperatura del solido y la temperatura del liquido se calculara el calor especifico de cada configuración y los datos de temperatura inicial y final, se analizara la utilidad de calcular el calor especifico de un material y los beneficios que esto puede tener en un proceso de producción, estaremos en la capacidad de analizar y escoger un mineral para la calentar un fluido con intercambio de calor atravez gracias a los cálculos elaborados y comparación de resultados. Palabras claves: Capacidad, calor especifico, configuración, temperatura. Abstract The caloric capacity of an object is the amount of heat required to raise its temperature by 1 k. the greater the caloric capacity of a body the more heat is needed to produce a temperature increase given this we will analyze 60 different configurations where the mass and the temperature of the solid will vary and the temperature of the liquid the specific heat of each configuration will be calculated and the initial and final temperature data, the usefulness of calculating the specific heat of a material and the benefits that this can have in a production process will be analyzed, we will be able to analyze and choose a mineral to heat a fluid with reverse heat exchange thanks to elaborate calculations and comparison of results.. Keywords: Capacity, specific heat, configuration, temperature.

1. Introducción. la calorimetría es el proceso en el cual se da una transferencia de energía entre las sustancias, dode se mide la cantidad de calor puede ser una cantidad de calor que se absorba o se emita usando un calorimetro. El calor especifico es una constante que depende del material, donde podemos analizar líquidos como agua y solidos como bloques. Como regla general, y salvo algunas excepciones puntuales, la temperatura de un cuerpo aumenta cuando se le aporta energía en forma de calor. El cociente entre la energía calorífica Q de un cuerpo y el incremento de temperatura T obtenido recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo, que se expresa como: *[email protected] Anyi Natali Gomez Moreno

La capacidad calorífica es un valor característico de los cuerpos, y está relacionado con otra magnitud fundamental de la calorimetría, el calor específico. El valor de la capacidad calorífica por unidad de masa se conoce como calor específico. En términos matemáticos, esta relación se expresa como: = 2. Descripción del experimento virtual En este expirimento analizaremos una serie de configuraciones (solidos y líquidos) que pasara por diferentes temperaturas y veremos

RevColFís, Vol.01, No 01 de 2020.

como una variación alterara su calor especifico tomando su temperatura inicial y final. Se compararán todas las muestras tomadas para determinar si estas son iguales o existe algunas variaciones dependiendo de su composición y su temperatura. También se estudiará la utilidad de calcular el calor especifico de un material o una sustancia industrial a nivel ambiental, con todo esto estaremos en la capacidad de elegir el material o la herramienta necesaria en un proceso productivo en el cual se obtendrán beneficios de dicha elección

adoptar el calor especifico medio entre las dos temperaturas usadas. Al utilizar el mismo sólido y aplicar temperaturas y masas diferentes los valores oscilan en un mismo rango. Tabla No. 1: Comparaciòn tabla de resultados Cp.

Nombre Andres Wendy Anyi

Imagen No. 1: Eejemplo de configuración.

Andrea Luisa Promedio 𝑥̅

Cp Sólido A 227,390 233,000 233,780 233,960 233,620 233,910 232,220 225,390 233,800 233,990 232,106

Cp Sólido B 127,130 127,680 127,960 43,750 127,860 127,910 127,250 127,510 121,760 126,990 118,580

Cp Sólido C 368,890 385,000 382,780 384,960 384,960 384,880 384,880 384,550 384,800 396,440 384,214

Tabla No. 2: Comparaciòn tabla de resultados Cp.

Nombre Anyi 3. Resultados del experimento. Luego de realizar la consolidación de los resultados en el experimento se puede deducir que los valores son variables dependiendo del solido que se utilice con respecto a la masa y temperatura. se puede considerar que el calor especifico es constante en cuanto a la variación de la temperatura y/o la masa en el caso de los sólidos, por el contrario, debe tenerse en cuenta que varía con la temperatura y adoptar las ecuaciones que dan a esa ley de variación o

Wendy Anyi Andrea Luisa

Promedio 𝑥̅

2 *[email protected] Anyi Natali Gomez Moreno

Cp Sólido D 420,900 448,040 451,110 451,240 451,840 450,870 453,110 451,430 451,840 451,890 448,227

Cp Sólido E 621,990 621,830 621,480 829,230 621,930 621,070 621,260 619,990 621,780 648,170 644,873

Cp Sólido F 896,160 896,630 895,710 896,700 896,780 896,750 895,500 895,980 896,390 896,590 896,319

Anyi Nathali Gomez.: Calorimetria Tabla No. 5: Calidad del proceso: desviaciòn / promedio.

Tabla No. 3: Desviaciòn.

µ Σ(Xx)² µ

− µ/ x

38,0 04

6085 ,554

388, 874

827, 559

3721 7,459

1,60 0

2,05 5 0,00 885

26,0 03 0,21 929

6,57 3 0,01 711

9,58 9 0,02 139

64,30 6 0,099 72

0,42 2 0,00 047

µ /

𝑥̅ 3µ 𝑥̅ + 3µ

𝑥̅ Ψ

Cp Sólido C 384, 214 8,14 0

Cp Sólido D 448, 227 11,9 89

µ

Cp Sólido E 644, 873 80,8 32

Cp Sólido F 896, 319 0,56 9

364, 48 403, 95

Cp Sólido E 0,101 3

Cp Sólido F 0,000 5

419, 16 477, 29

448, 91 840, 84

894, 94 897, 70

3,09 8

26,3 57

6,57 8

9,68 8

65,3 22

0,46 0

En el cálculo del calor especifico de las muestras solidas dadas como referente se determinó que los valores hallados distan considerablemente uno respecto al otro, para el caso de la variación de los datos es todo lo contrario existe una proximidad de datos muy cercana y se debe a que se tomaron valores que poseen las mismas unidades por ende existe esta cercanía entre cada dato. Al momento de realizar consultas previas que permitiesen responder a las dudas presentadas se resaltó un dato sumamente importante el cual muestra que para distintas sustancias poseen capacidades diferentes de almacenamiento de energía interna al igual que para casos donde se absorbe y buena parte de esta energía hace aumentar la intensidad de la vibración de las redes atómicas y este movimiento es el responsable del aumento de la temperatura en el sistema. 3

Anyi Natali Gomez Moreno

39,5 1 197, 65

0,017 12

Cp Sólido D 0,022

4. Analisis de resultados.

La calidad del proceso de medición es más alta, cuando el cociente es más pequeño, adicional pudimos descartar los valores extremos que afectan el promedio y se pueden evaluar los valores que estén fuera del rango, por lo anterior se puede decir que el promedio obtenido es más preciso.

*[email protected]

222, 81 241, 40

Cp Sólido C

Tabla No. 6: Desviaciòn estándar.

Tabla No. 4: Promedio y error estadístico.

Cp Sólido B 118, 580 32,6 15

Cp Sólido B 0,222

𝑥̅

En este caso como tenemos un número de muestras pequeño, realizamos una corrección de la desviación estándar en cada caso, para tener la cantidad necesaria que pudiera representar el error estadístico, para lo cual usamos el factor de corrección t de Student y de esta manera se disminuyó el margen de error.

Cp Sólido A 232, 106 3,83 3

Cp Sólido A 0,013

RevColFís, Vol.01, No 01 de 2020.

Cuando la variación de la temperatura o la masa es relativamente pequeña tal como el caso de los sólidos, se puede considerar que el calor especifico es constante, caso contrario debe tenerse en cuenta que varía con la temperatura y adoptar las ecuaciones que dan a esa ley de variación o adoptar el calor especifico medio entre las dos temperaturas usadas.

contrario a cuando se utilizan diferentes solidos donde la variación es significativa y esto se debe a las características de cada uno de ellos ya que requieren una cantidad de transferencia de calor para llegar al equilibrio. Para finalizar se explica la utilidad de calcular el calor especifico de un material a nivel industrial teniendo en cuenta la temperatura a la cual se encuentra sometido; a su vez como un ingeniero industrial puede hacer uso de un fluido que le permita realizar la mejor acción de calentamiento en cuanto a rentabilidad y calidad.

La capacidad calórica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material x para almacenar energía interna en forma de calor. De forma específica es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia, esto en términos de julios de energía para elevar 1 °K y 1 Kg la masa.

Agradecimientos. Este trabajo fue apoyado por el Tutor Jose Rafael Narvaez A. y la asignatura de Fluidos y Termodinámica del Politecnico Gran Colombiano.

En nuestra experiencia se muestra una relación directa entre todas las variables presentes, para determinar el cp. de una variedad de sustancias, siendo concretos con que el cp no varía mucho, que en todos los casos es igual porque no depende directamente de la masa ni la temperatura y que es fundamental en cuanto a determinar el calor liberado o absorbido en esas unidades dimensionales.

Referencias Bibliográficas. Politecnico Grancolombiano, Física III Trabajo Colaborativo, Fluidos y Termodinámica Calorimetria, Bogotá, p. 2,3,4,8,9. Euyinne Millan, Claudia Gutierrez, Orley Vera, Javier Posada de la Universidad Santiago de Cali, Calorimetria: Equivalente Termico del Calorimetro, publicación en línea https://es.slideshare.net/orley92090752423/calorime tra-78611235, citado el 17 de septiembre de 2016.

Conclusiones. La calorimetría es la ciencia que mide la cantidad de energía en procesos de intercambio de calor, determinando el producido por un cuerpo, en los procesos industriales la calorimetría y la temperatura son indispensables para lograr ejecutarlos a cabalidad; por tal motivo el calor especifico es tan importante a nivel industrial. Se realizo experimento para validar los cambios en las configuraciones de un mismo solido donde las variaciones son mínimas; 4 *[email protected] Anyi Natali Gomez Moreno