¡Descarga Calorimetria: Aplicacion al Calculo de la Fisica 3 y más Ejercicios en PDF de Física solo en Docsity! Universidad U ] |. Tecnológica del Perú CÁLCULO APLICADO A LA FÍSICA 3 TITULO DEL TRABAJO CALORIMETRÍA PROFESOR: Carlos Calderón ALUMNOS: - Yacof Canales M. U19102453 - Jose Caballero C. UL18204663 LIMA - 2021 INDICE 1.CALORIMETRÍA. 3.EXPERIMENTO DE JOULE 4.CAPACIDAD CALORÍFICA. 5.CALOR ESPECÍFICO... 5.2EJERCICIO 2... 6.CAMBIO DE FASE..... 6.1CALOR LATENTE... 7. 1EJERCICIO 3. 8.CONCLUSIONES... 3.EXPERIMENTO DE JOULE Sobre el agua se realiza trabajo mediante la rueda giratoria que es impulsada cuando los bloques caen. El agua dentro del recipiente se caliente debido al rozamiento entre las paletas y el agua. Este calor genera un aumento de la temperatura que es medido por un termómetro. Al realizar este experimento James Joule encontró que la pérdida de energía mecánica es proporcional a la masa de agua y la variación de la temperatura. Termómnero La constante de proporcionalidad que encontró fue aproximadamente 4,186 J/g*C. Así, el calor necesario para cambiar en un 1*C la temperatura de 1g de agua será 4,186 J. Esta cantidad de calor es una caloría. 4.CAPACIDAD CALORÍFICA Es la cantidad de calor que requiere un cuerpo para producir un cambio de temperatura AT. Esta cantidad, por supuesto, depende de la masa del cuerpo. Entonces, un cierto tipo de material se puede caracterizar por su capacidad de almacenamiento de energía. Se define la capacidad calorífica, C, de una sustancia como: La capacidad calorífica depende de la masa del cuerpo == —— NJ _Cal € *C PE, 5.CALOR ESPECÍFICO calor específico Es la cantidad de calor que requiere la unidad de masa de una sustancia para variar su temperatura en un 1 *C. Esta cantidad solo depende de la sustancia que compone al cuerpo. Q =cmAT calor calor masa cambio de añadido específico temperatura Es la magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad; esta se mide en varias escalas. En general, el valor del calor específico depende del valor de la temperatura inicial. Se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que se debe suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). 30 *C Q=Ce. M.AT 0.093 x 200 x 50 Q Q= 930cal. Q = $6 xgx “C Q = cal. 5.2EJERCICIO 2: 80 *C Un estudiante mezcla dos cantidades en un mismo líquido que están a diferentes temperaturas. La masa y la temperatura del líquido más caliente son tres veces la masa y la temperatura del líquido frio respectivamente, la temperatura inicial del líquido frio es de 25 *C entonces la temperatura de equilibrio de la mezcla es: Q1 Q2 10 25 ”C Te 75 C Q ganado = Q perdido Ce. M.AT=Ce. M. AT 06. mí. (Te. — 25) =Cé. am (75 — Te) Te-25=3(75-Te) Te-25= 225 -3Te 3Te + Te = 225 + 25 4Te = 250 Te = 62.5 "C 6.CAMBIO DE FASE Dar o quitar calor a un material produce variación en la temperatura. Pero, además de esto también puede ocurrir cambio de fase. Por ejemplo, cuando el agua llega a 100*C pasa estado gaseoso (vaporización). Para que 1 Kg de agua líquida pase a estado gaseoso se necesita aproximadamente 2,26x106J de calor. 11 Temperatura 140 + Liguido y qua Gu Tiempo imini Cuadro comparativo temperatura vs tiempo Esquema gráfico de los cambios de estado. + Fusión, de estado sólido a líquido. + Sublimación, de sólido a gas O a la inversa, sin pasar por el estado líquido. + Vaporización o evaporación, de líquido a gas. + Condensación, de vapor a líquido. + Solidificación, de líquido a sólido. Uno de los efectos más comunes del aporte de energía calorífica es el cambio de estado de los cuerpos. Es bien conocido que el hielo, al calentarse, se convierte en agua líquida, y que ésta se transforma en vapor por encima de cierta temperatura. Esta sucesión de fases se reproduce, en distintas formas y con rasgos diferentes, en todas las sustancias de la naturaleza. 6.1CALOR LATENTE Calor Latente, L: Cantidad de calor que requiere la unidad de masa de una sustancia para cambiar de fase o estado. Estos cambios se realizan a temperatura constante. 12 7.CALORES LATENTES DE FUSION Y VAPORIZACION 15 7.1EJERCICIO 3: ¿Cuánta energía se necesita para que 300 q. de hielo a -20 *C se conviertan en vapor a 102 *C? Considere condiciones ideales. cal Q2=Lf Q4=Lv Ce hielo = 0.50 y cal Ce agua = 1.00 30 cal Q1 3 Q5 Ce vapor = 0.48 3G | | | -2*C 0*C 100 *C 102 *C Q1=Ce. m. AT Q2=Lf.m Q3 =Ce. m. AT Q1=0.5 x 300 x 2 Q2 = 80 x 300 Q3 = 1 x 300 x 100 Q1 = 300 cal. Q2 = 24000 cal. Q3 = 30000 cal. Q4=Lv.m Q5=Ce. m. AT Q4 = 540 x 300 Q5 = 0.48 x 300 x 2 Q4 = 162000 cal. Q5 = 288 cal. Q total = Q1 + Q2+ Q3 + Q4+0Q5 Q total = 216588 cal. Q total = 9.0x10* J. 16 8. CONCLUSIONES - La ecuación calorimétrica sirve para determinar cantidades de calor si se conoce la masa del cuerpo, su calor específico y la diferencia de temperatura, pero además permite definir la caloría como unidad de calor. - Esta cantidad de energía en tránsito de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura es precisamente lo que se entiende en física por calor porque puede medirse la cantidad que se toma o se cede al ponerlo en contacto con otro a diferente temperatura. - Mediante la calorimetría se puede medir el calor en una reacción química o un cambio físico usando un instrumento llamado calorímetro. midiendo la capacidad calorífica del metal, añadiéndolo en agua y obtuvimos que nos dio la misma temperatura, ya sabiendo que al inicio ambas temperaturas eran distintas. Al final se mantuvo a temperatura ambiente. 17
