OBJETIVOS: Determinar el valor de la capacidad térmica específica promedio del agua en el intervalo de temperaturas [Tmedio = !"# ]$ O%tener el valor del cam%io de entalpia durante la evaporaci&n a presi&n constante del agua$
I'T(OD)##I*' Entalpía (h) es una magnitud que es utilizada en la termodinámica, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, esto es, la entalpía expresa la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno o su medio ambiente. En otras palabras, es una unción de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor perdido o ganado durante una transormación isobárica (a presión constante) en un sistema termodinámico (teniendo en cuenta que todo ob!eto conocido puede ser entendido como un sistema termodinámico), transormación en el curso de la cual se puede recibir o aportar energía (por (por e!emp e!emplo lo la utiliz utilizada ada para para un traba! traba!o o mecáni mecánico) co).. En este este sentid sentido o la ental entalpía pía es num"ricamente num"ricamente igual al calor intercambiado intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestión. #sualmente la entalpía se mide, dentro del $istema %nternacional de #nidades, en !oule. En la historia de la termodinámica se han utilizado distintos t"rminos para denotar lo que hoy conocemos como entalpía de un sistema. &riginalmente se pensó que la palabra 'entalpía' ue creada por mile lapeyron y *udol lausius a trav"s de la publicación publicación de la relación de lausius+lapeyron en he -ollier $team ables and iagrams de /012, pero el primero que deinió y utilizó t"rmino 'entalpía' ue el holand"s 3ei4e 5amerlingh &nnes, a principios del del siglo 66./ omo ya se explicó anteriormente, la entalpía tiene una relación directa con la energía. 7a energía que posee un sistema se puede deinir como 87a capacidad para producir un cambio en dicho sistema9, por lo consiguiente, la energía total de un sistema se puede determinar como la suma de las dierentes ormas de energía que se presentan en "l. :or lo tanto, cuando se produce una variación de la energía interna maniestada en la variación del calor que puede ser cedido o absorbido por un sistema, se puede medir este cambio en la energía indirectamente por la variación de la temperatura de la sustancia. 7a transerencia de energía a un sistema se lleva a cabo por medio de dos mecanismos o procesos; < :or transer transerenci encia a de calor, calor, provo provocada cada por por una dieren dierencia cia de temper temperatur aturas. as. < :or vía del traba!o, traba!o, provocad provocada a por por uerzas uerzas macroscóp macroscópicas. icas. on lo que se sabe, se considera que cuando cuando aumenta la temperatura temperatura de un sistema, la energía que posee en su interior, llamada energía interna,tambi"n aumenta . $i este sistema se pone en contacto con otro de más ba!a temperatura, habrá una transmisión de energía del de mayor temperatura al de menor temperatura, energía que se denomina calor, llevando a estos dos sistemas a un equilibrio t"rmico.
+,TE(I,-ES
DES,((O--O Actividad 1
.$/ #olocar agua en el termo 0asta 1ue la resistencia de inmersi&n 1uede completamente sumergida 2-a resistencia de%e de estar desconectada3 4$/ #onectar la resistencia de inmersi&n al 5att0orímetro 6 éste a la corriente$ 2el 5att0orímetro de%e de estar apagado3 7$/ +edir la temperatura inicial del agua con el term&metro de mercurio 8$/ Encender el 5att0orímetro con la resistencia de inmersi&n 6 al mismo tiempo contar las vueltas del disco del 5att0orímetro 0asta 1ue la temperatura del agua llegue a los 9 2"#3 9$/ ,pagar la resistencia 6 terminar de contar las vueltas del disco $/ (eali;ar 4 eventos Actividad 2
.$ Sin tirar el agua caliente del colocar el termo so%re la %alan;a$ 4$/ ?oner una masa a la %alan;a para poder e1uili%rar con la masa del del termo 7$/ #onectar 6 Encender la resistencia 8$/ #alentar el sistema 0asta el punto de e%ullici&n del agua 6 esta comience a evaporar 9$/ Dese1uili%rar .! gramos a favor del termo 6 esperar a 1ue se e1uili%re de nuevo la %alan;a
$/ Ir 1uitando .! gramos 0asta 0a%erlo 0ec0o 9 veces
(ES)-T,DOS ,ctividad .: Para obtener la capacidad específica del agua obtenemos la siguiente tabla:
E
No.Vueltas
Vol (m^3)
Ti (K)
Tf (K)
Masa(agua) (kg)
Q(J) (K*N)
C (J/Kg K)
.
9@
$!!!49
4A
79
!$49
.9@9!
41!
4
8
$!!!@!!
4A
79
!$@!!
.@!!!
41"!.4#
$%te&emos el 'omeio e las a'aiaes o%te&ias e+'eime&talme&te , alulamos el 'oe&ta-e e eo omeio0 8.9$47 2JCg C3 Ca'aia es'efia te2ia 0 8. 2JgC3 Eo0 !.!1
,ctividad 4 Para calcular la entalpía de vaporización de agua se utilizó la siguiente tabla:
E
No. Vueltas
asa !gr"
#!$" !%&N"
' !$(gr"
/
0.=
/>
1??2=
2))*.+
1
2.=
/>
1>@1.=
2,-2.+
?
2.=
/>
1>@1.=
2,-2.+
A
2.=
/>
1>@1.=
2,-2.+
=
0
/>
11>>
22,,
$%te&emos el 'omeio e las e&tal'as o%te&ias e+'eime&talme&te , alulamos el 'oe&ta-e e eo
omeio0 4.89 2Jg) E&tal'a e a'oi5ai2& te2ia 0 449@ 2Jg3 Eo 4."6
#O'#-)SIO'ES on esta práctica comprobamos el experimento realizado por Boule, concluyendo que la transerencia de energía en orma de calor a volumen constante sólo es unción de la temperatura. C en nuestro experimento la temperatura dependía de la transerencia de energía en orma el"ctrica proporcionada mediante la resistencia conectada al Datthorímetro por la corriente el"ctrica del laboratorio. :or otro lado, la práctica ue muy demostrativa en cuanto a los t"rminos de capacidad t"rmica especíica y entalpia de vaporización del agua. :udimos apreciar la gran cantidad que hay que suministrarle al agua para, en primer lugar, aumentar su temperatura y, en segundo lugar, evaporar cierta masa de agua. 7o anterior me hace relexionar en el gran costo y en lo diícil que es generar energía el"ctrica mediante la vaporización de agua en las plantas termoel"ctricas. En dichas plantas se evaporan toneladas de agua cada día y esto requiere de una cantidad de energía en orma de calor inmensa. :ara evaporar una tonelada de agua necesitaríamos administrarle 1,1>>>>>,>>> FBG de energía, y esta energía proviene de los combustibles ósiles. %nvestigando un poco más a ondo en este punto, encontr" que el consumo diario de petróleo en el mundo oscila alrededor de /?A>>,>>> Fm?G. Esto es un gran problema económico y ambiental. Es por eso que la atención de la ingeniería y la ciencia en los próximos aHos debe de ser encaminada a diseHar otras ormas para generar energía el"ctrica.
BIB-IO(,FG,
