UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA INGENI ERÍA QUÍMICA QUÍMI CA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA PRÁCTICA N°1 TEMA: EQUIVALENTE TÉRMICO DEL CALORÍMETRO-TEMPERATURA DE EQUILIBRIO
NOMBRE: Michael Andres Tipana
PARALELO: !
DOCENTE: "er#i$ Medina
AYUDANTE DE CÁTEDRA: R$%el Ra&ra
Q&i$ ' Ec&ad$r !()*-!()*
RESUMEN "e deer%in+ el e,&ialene .r%ic$ de &n cal$r/%er$ de al&%ini$ 0 e%pera&ras de e,&ili1ri$ %ediane la e2peri%enaci+n c$n %e3clas de a#&a a di4erenes e%pera&ras %idiend$ el cal$r cedid$ del sise%a de %a0$r e%pera&ra al %en$r 0 al cal$r/%er$ en ineral$s de %edi$ se#&nd$ hasa lle#ar a &na e%pera&ra de e,&ili1ri$ $1eniend$ el al$r de e,&ialencia en #ra%$s de a#&a del cal$r/%er$ res&land$ en al$res cercan$s al real c$n err$res %en$res al )56 deer%inand$ ,&e l$s res&lad$s s$n c$n4ia1les7 precis$s 0 casi e2ac$s
PALABRAS CLAVE EQUIVALENTE8TERMICO9CALORIMETRO9CALORCEDIDO9"I"TEMA9TEMPERATURA
1. OBJETIVO 1.1 Enc$nrar el e,&ialene .r%ic$ de &n cal$r/%er$ %ediane &n e2peri%en$ c$n %e3cla de a#&a a di4erenes e%pera&ras: 1.2 C$n$cer l$s ip$s de cal$r/%er$s 0 s&s &ilidades:
•
2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 Ma!"#a$ % !&'#()* Vas$ de precipiaci+n Pr$1ea Ter%+%er$ Cal$r/%er$ de al&%ini$ Cal$r/%er$ de %adera
•
2.2 S'*a+,#a* % "!a,#-)* A#&a !Ol
• • • •
R; <(-)((=%l R; <(-)((=%l R; <-!( ' ?(=@C
Ap; > )(%l Ap;> ):((%l Ap;> )@
. DATOS :) Da$s e2peri%enales Tabla 1: V$l%enes de a#&a &ili3ada para cada %edici+n del e,&ialene .r%ic$ del
cal$r/%er$
N 1 2
V1/0$ *? ?(
V2/0$ *? ?(
Tabla 2. V$l%enes de a#&a &ili3ada para cada %edici+n de la e%pera&ra de
e,&ili1ri$
N V1/0$ 1 *? 2 ?( V); V$l&%en del a#&a 4r/a V!; V$l&%en del a#&a caliene
V2/0$ *? ?(
Te%pera&ras de a#&a 4r/a7 caliene 0 de la %e3cla en 4&nci+n del ie%p$ para e,&ialene .r%ic$ del cal$r/%er$ /* T1 2O34,a$5 6C T2 2O, 6C T 0!7,$a 6C N 1 2 1 2 1 2 8 )F !( F( F( 8 )F !( *F *F 98 )F !( *G *? 8 )F !( *5 *! 128 )F !( *! GH )F !( *( GG 1;8 1<8 )F !( GF G5 218 )F !( G* G! 2=8 )F !( G5 G) 2>8 )F !( G! ?H Tabla 3.
88 8 98 8 =28 =;8 =<8 ;18 ;=8 ;>8 988
)F
!(
G)
?F G * * * * * * * * *
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Tabla 3. Da$s E2peri%enales para la Te%pera&ra de E,&ili1ri$
N 1 2
T1 2O3 ? C@ )F !( ⁰
T2 2O, ? C@ G) ?F
T 2O ? C@ * ?
⁰
⁰
:!: Da$s Adici$nales Tabla 4. Da$s Te+ric$s de densidad 0 Cp del a#&a en 4&nci+n de e%pera&ra
T (" )F )H !( !G ! F 55 ?( ?G ?F G) G5 *! *F F FF H H* )((
/$ H)*:(( HHF:GF HHF:5H HHF:!H HHG:FG HH?:(H HH:(( HH(:G5 HFF:(! HF?:)G HF5:)G HF!:G( HF):(( H*G:5* H*!:F? HGH:GH HGG:5) HG:() HG(:!( H?F:(?
C(/,a$ C (:5GF ):((( ):((( ):((( (:HHH (:HHH (:HHH (:HHH (:HHH ):((( ):((( ):((( ):(() ):((! ):(( ):((5 ):((? ):((G ):((* (:5H* ⁰
F'!+!: Ria$ Ca1rera7 N: !((*: J&nda%en$s de ,&/%ica anal/ica 1Ksica: AnKlisis c&aniai$: pK#: ))5:
5. CALCULOS /R!a$#7a" *)$) '+ ,$,'$) 0)!$) 5:): Calc&l$ de las %asas de a#&a &ili3adas para cada e2peri%enaci+n del e,&ialene .r%ic$ del cal$r/%er$
( )
ρi =
mi Vi
) V(7(*?L T)F @C
M) )V) M) HHF:GF#9L (:(*? L M) *5:H() #
V(:(?L T!( @C
M) )V) M) HHF7!H#9L (7(? L M) 5H:H)? #
TG) @C
T?F @C
M! !V! M! HF!:G(#9L (:(*? L M! *:GH? #:
M! !V! M! HF5:)G#9L (7(? L M! 5H:!(F #:
M); Masa del a#&a 4r/a M!; Masa del a#&a caliene 5:! CKlc&l$ de e,&ialene .r%ic$ del cal$r/%er$ Qg =Qp
!
m 1 Cp 1 ( T 3 −T 1 ) + ET ( T 3 −T 1 )=m 2 Cp 2 (T 2−T 3 )
ET = m 2 Cp 2
(
T 2 −T 3 T 3 −T 1
)
−m 1 Cp 1
5 )
ET = 73.695 g∗1,000
ET = 18.187
!
(
)
(
)
Cal 61−37 g ºC 37− 18
−74.901 g∗1.000
Cal g ºC
Cal ºC
ET = 49.208 g∗1,000
Cal 58 −35 g ºC 35 −20
−49.915 g∗1.000
Cal g ºC
ET = 25.537
Cal ºC
N$e ,&e ET iene &nidades de Cal9C 5:: CKlc&l$ del e,&ialene .r%ic$ %edi$ del cal$r/%er$ ´ = ET
∑ ETi ¿
? ´ = ET
18.187 + 25.537 2
´ = 21.862 ET
5:5: Calc&l$ del e,&ialene en a#&a del cal$r/%er$ ET = m 3 Cp 3
G ET =m 3 Cp 3
* Cal ºC Cal g ºC
21.862
m3= 0.999
m 3 =21.88 g
M La canidad de a#&a ,&e a1s$r1er/a la %is%a canidad de cal$r ,&e el cal$r/%er$ p$r el ca%1i$ de e%pera&ra CpCapacidad cal$r/4ica del a#&a a T 5:?: Calc&l$ de las %asas de a#&a &ili3adas para cada e2peri%enaci+n de la e%pera&ra de e,&ili1ri$
( )
ρi =
mi Vi
F
V(7(*?L T)F @C
M) )V) M) HHF:GF#9L (:(*? L M) *5:H() #
V(:(?L T!( @C
M) )V) M) HHF7!H#9L (7(? L M) 5H:H)? #
TG) @C
T?F @C
M! !V! M! HF!:G(#9L (:(*? L M! *:GH? #:
M! !V! M! HF5:)G#9L (7(? L M! 5H:!(F #:
M); Masa del a#&a 4r/a M!; Masa del a#&a caliene 5:G: Calc&l$ de la e%pera&ra de e,&ili1ri$ Qg =Qp m 1 Cp 1 ( Teq −T 1 ) =m 2 Cp 2 ( T 2 −Teq )
H
m 1 Cp 1 Teq −m 1 Cp 1 T 1 =m 2 Cp 2 T 2 −m 2 Cp 2 Teq m 1 Cp 1 Teq + m 2 Cp 2 Teq = m 2 Cp 2 T 2 + m 1 Cp 1 T 1
Teq=
m 2 Cp 2 T 2 +m 1 Cp 1 T 1 m 1 Cp 1 +m 2 Cp 2
73.695
) Teq =
g∗ 1 Cal Cal ∗61 ºC + 74.904 g∗1 ∗18 ºC gºC gºC g ∗1 Cal 73.695 ∗1 Cal 74.904 + gºC gºC
Teq =39.32 ºC 49.208
! Teq=
g ∗1 Cal Cal ∗58 ºC + 49.915 g∗1 ∗20 ºC gºC gºC g ∗1 Cal 49.208∗1 Cal 49.915 + gºC gºC
Teq =38.86 ºC
5:*: Calc&l$ del Err$r de e2aci&d en la e%pera&ra de e,&ili1ri$
)(
%E =
T Teórico−T Experimental T Teórico
× 100
)) %E =¿
39.32 ºC −37 ºC 39.32 ºC
∨× 100
%E =5.9
%E =¿
38.86 ºC −35 ºC
∨× 100
38.86 ºC
%E =9.93
;. RESULTADOS Masa de a#&a &ili3ada para cada %edici+n del e,&ialene .r%ic$ del cal$r/%er$ N M1/ M2/ 1 *5:H(5 *:GH? 2 5H:H)? 5H:!(F Tabla 5.
Tabla 6.
Masa de a#&a &ili3ada para cada %edici+n de la e%pera&ra de e,&ili1ri$ N M1/ M2/ 1 *5:H(5 *:GH? 2 5H:H)? 5H:!(F
M); Masa del a#&a 4r/a M!; Masa del a#&a caliene Tabla 7 . Res&lad$s del e,&ialene .r%ic$ %edi$ del cal$r/%er$ 0
a#&a N ) ! Tabla 8.
N
´ 1 ET
´ 2 ET
M
)F:)F* )F:)FF
!?:?* !?:?*
!):FF !):FF
Res&lad$s de la e%pera&ra de e,&ili1ri$ Teq ,exper ,C Te, e+rica7 C
) !
9. DISCUSIN
e,&ialene en
H:! F:FG
* ?
6E ?:H H:H
El %.$d$ c&aniai$ &ili3ad$ 4&e el c$rrec$ de1id$ ,&e se p&d$ deer%inar el e,&ialene .r%ic$ del cal$r/%er$ 0 e%pera&ra de e,&ili1ri$ del sise%a c&ani4icand$ l$s da$s $1enid$s en la e2peri%enaci+n $1eniend$ e%pera&ras de e,&ili1ri$ cercanas al al$r real c$n err$res de ?:H 0 H:H 6 l$ ,&e i%plica ,&e e2isier$n al#&n$s err$res alea$ri$s c$%$ per%iir ,&e el a#&a enrara en e1&llici+n e2isiend$ perdida de %asa de a#&a 0 err$res sise%Kic$s al ra1aar c$n %aeriales de la1$ra$ri$ clase B: Para dis%in&ir el err$r es necesari$ ,&e e2isa &n s$l$ $perad$r ,&e $%e en c&ena $d$s l$s 4ac$res ,&e p&edan dis%in&ir el p&n$ de e1&llici+n del a#&a ales c$%$ la presi+n7 ec: eiand$ perdidas de %asa a&%enand$ la e2aci&d de l$s res&lad$s
>. CONCLUSIONES •
•
•
•
L$s err$res $1enid$s s$n %en$res del )56 p$r l$ an$ la e2peri%enaci+n 4&e reali3ad$ c$rreca%ene dand$ res&lad$s precis$s 0 e2aci&d %edia: El e,&ialene .r%ic$ del cal$r/%er$ res&la ser &na e,&ialencia en %asa de a#&a ,&e a1s$r1er/a la %is%a canidad de cal$r ,&e el pr$pi$ cal$r/%er$: E2ise &na ras4erencia de cal$r desde el sise%a de %a0$r e%pera&ra al de %en$r el c&al lle#a a &na e%pera&ra de e,&ili1ri$ ,&e indica &na i#&alaci+n en e%pera&ras de l$s sise%as Al &1icar &na %a0$r %asa de a#&a en el recipiene esa l$#ra al%acenar #ran canidad de cal$r sin a&%enar de &na %anera percepi1le s& e%pera&ra p$r l$ ,&e se p&eden e%plear c$%$ re#&lad$res .r%ic$s:
<. APLICACIONES En $das las %a,&inas .r%icas el sise%a a1s$r1e cal$r de &n 4$c$ caliene7 pare de le l$ rans4$r%a en ra1a$ 0 el res$ l$ cede al %edi$ e2eri$r ,&e se enc&enra a %en$r e%pera&ra: L$s %$$res de e2pl$si+n ,&e se %&een7 en #eneral7 l$s a&$%+iles 0 la %a,&inaria de ap$r de las ani#&as l$c$%$$ras de car1+n7 s$n disp$sii$s capaces de llear a ca1$ la rans4$r%aci+n del cal$r en ra1a$ %ecKnic$ En c&an$ a las aplicaci$nes ind&sriales la ener#/a s$lar se 1asan principal%ene en calenar a#&a para p$seri$r%ene ser &ili3ada en pr$ces$s de laad$ 0 secad$ de c&al,&ier ip$ de pr$d&c$s: "erna7 !()5
. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA )):) Bi1li$#ra4/a • •
•
•
R$lle7 : C: !((G: Termodinámica "e2a ed:: Barcel$na; Pears$n Ed&caci+n: "erna7 M: Ma0$ de !()5: Acerca de nosotros: Prezi Inc: O1enid$ de Pre3i; hps;99pre3i:c$%9c3*HcGc,1He9presenaci$n-4isica-ii-e%pera&ra-0-e,&ili1ri$er%ic$9 Sa%$ra7 M: )HHF: Termo I: un estudio de los sistemas termodinámicos. "eilla; Uniersidad de "eilla: alor ! la "rimera le! de la termodinámica : s:4:: O1enid$ de hp;99$ld:d#e$:&dec:cl9&anin3&n3a9d$cencia94isica9cap):pd4
18. CUESTIONARIO P$r ,&. es &s&al e2presar la capacidad cal$r/4ica de &n cal$r/%er$ en )(:): #ra%$s de a#&aW P$r,&e l$s #ra%$s de a#&a es el e,&ialene de cal$r ,&e el cal$r/%er$ a1s$r1er/a p$r el ca%1i$ de e%pera&ra: L$s #ra%$s s$n e,&ialenes a l$s %ililir$s a eces se ca%1ian las &nidades per$ s$n e,&ialenes )(:!:
XQ&. es &n cal$r/%er$ a presi+n c$nsane7 $l&%en c$nsane 0 e%pera&ra c$nsaneW XPara ,&. se &sanW
El cal$ri%er/a a presi+n c$nsane %ide el cal$r a presi+n c$nsane deer%inand$ direca%ene la ariaci+n de enalpia per%ie deer%inar l$s ca%1i$s de cal$r en reacci$nes de ne&rali3aci$nes Kcid$-1ase 0 cal$res de dis$l&ci+n 0 dil&ci+n: R$lle7 !((G El cal$r/%er$ a $l&%en c$nsane es c$n$cid$ a%1i.n c$%$ 1$%1a cal$ri%.rica %ide el cal$r a $l&%en c$nsane7 p$r l$ an$ deer%ina direca%ene la ariaci+n de la ener#/a inerna se e%plea para c$n$cer el p$der cal$r/4ic$ de &n c$%1&si1le $ %&esra lleand$ a ca1$ s& c$%1&si+n en a%$s4era de $2/#en$: R$lle7 !((G El cal$r/%er$ a e%pera&ra c$nsane c$n$cid$ c$%$ is$er%$ %aniene c$nsane la e%pera&ra de la %&esra a l$ lar#$ del pr$ces$ de %edida $ ,&e le hace inerca%1iar cal$r c$n $r$ sise%a a e%pera&ra c$nsane: Sa%$ra7 )HHF )(::
XQ&. es &n aceie diel.cric$ 0 c&Kl es la di4erencia c$n el aceie .r%ic$W
El aceie diel.cric$ es &n aceie ,&e se &ili3a en #eneral en e,&ip$s el.cric$s 0 ,&e e2hi1e pr$piedades diel.cricas caracer/sicas 0 esenciales para $p$nerse al pas$ de la c$rriene el.crica c$nenida en la %a0$r/a de l$s rans4$r%ad$res 0 es &n s&1pr$d&c$ de la desilaci+n del per+le$: A di4erencia del aceie .r%ic$ ,&e sire para ransp$rar el cal$r preia%ene enre#ad$ p$r al#&na 4&ene de cal$r de &n l&#ar a $r$7 el aceie diel.cric$ disipa el cal$r #enerad$ n$ l$ al%acena para ransp$rarl$7 aca c$%$ 4l&id$ re4ri#erane )(:5:
Descri1a c$%$ &ili3ar/a &n cal$r/%er$ de a#&a para deer%inar el cal$r espec/4ic$ de &na s&sancia s+lida: Escri1a las ec&aci$nes c$rresp$ndienes:
"e pesar/a el s+lid$ $1eniend$ s& %asa7 l&e#$ se la &1ica en a#&a casi hiriend$ a : "e p$ne % #ra%$s de a#&a en el cal$r/%er$ se a#ia 0 desp&.s de p$c$ ie%p$ se %ide s& e%pera&ra inicialY se inr$d&ce rKpida%ene el s+lid$ en el cal$r/%er$ se l$ a#ia 0 desp&.s de &n ie%p$ se alcan3a la e%pera&ra de e,&ili1ri$: C =
( mH 2 O + k )( Te−¿) msólido ( T −Te )
Z e,&ialene en a#&a del cal$r/%er$ Te e%pera&ra de e,&ili1ri$ T$ e%pera&ra inicial
T e%pera&ra del a#&a d$nde 4&e inserad$ el s+lid$ anes del cal$r/%er$
11. ANEXOS ):) Dia#ra%a del e,&ip$ Ver Ane2$ ) ):! Dia#ra%a e%pera&ra 4 ie%p$ Ver Ane2$ !
