TERMODINÀMICA Y FLUIDOS
SEGUNDA SEGUNDA ENTREGA ACTIVI A CTIVIDAD DAD GRUPAL
ALICIA AL ICIA GARZON G ARZON ANGIE SANTAM SA NTAMARIA ARIA WILMER REALPE REAL PE CODIGO: 1711980292 ANGIE OVIEDO OMAR CANTILL CANTILLO O
OCTUBRE DE 2018
INSTITUCIÓ INSTITUCIÓN N UNIVERSITARIA UNIVERSITARIA POLITÉCNICO GRANCOLOMBIANO
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CAPACIDAD CALORÍFICA Y CALORIMETRÍA
2018 INTRODUCCION
En la Termodinámica se encuentra la explicación racional del funcionamiento de la mayor parte de los mecanismos que posee el hombre actual. Una larga serie de dispositivos tecnológicos de cuyos efectos nos beneficiamos a diario y de cuyo funcionamiento al menos en su aspecto fundamental se responsabiliza plenamente esta ciencia. La Termodinámica estudia, interpreta y explica las interacciones energéticas que surgen entre los sistemas materiales formulando las leyes que rigen dichas interacciones
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OBJETIVO GENERAL
Reconocer los conceptos y magnitudes básicas de la termodinámica e Identificar las diferentes formas de la energía dentro de un sistema de estudio.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Aplicar correctamente la primera ley de la termodinámica en el análisis termodinámico de sistemas cerrados (masa de control) y sistemas abiertos (volúmenes de control) y los relacione con dispositivos en aplicaciones industriales.
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Consolidado de d atos. 1. Luego de la fase individual donde cada integrante del grupo armo 12 configuraciones diferentes variando la masa y la temperatura del agua y del sólido, deberán comparar los resultados del Cp. para cada sólido. En ese caso deberán llenar la tabla mostrada a continuación (Recuerde que cada integrante tiene dos valores de Cp. por cada solido) así:
2. Compare nuevamente los resultados entre las configuraciones de un mismo só lido. ¿Son iguales?, varían? ¿De qué depende? Los resultados para un mismo solido oscilan alrededor de un mismo valor, por lo tanto, depende de las propiedades de cada material y no dependen ni de las masas ni las temperaturas iníciales.
3. Que solid o tiene el Cp. más alto? Que signif ica que un material tenga una capacidad calorífica más alta o más baja en términos de transferencia de calor. El sólido con el Cp más alto es el F con calor especifico promedio de 895.88 J/Kg ºC. Que un material tenga una capacidad calorífica más alta signif ica que este requiere de una cantidad de calor más alta para poder realizar un cambio de temperatura.
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4. Con base en la tabla obtenida en el pu nto 1 de esta fase gru pal, calcule el error estadístico del calor específico promedio de cada sólido estudiado usando lo s métodos previamente explicados. ¿Considerando el int ervalo [ ̅− 3 , ̅+ 3 ] es necesario desc artar valores encada caso?, ¿Considera que debe ser usado el factor de corrección t de Student en cada casó? J ustifiqu e sus respuestas. Luego consi gne los resultados en un a tabla como l a siguiente: Dado que el número de mediciones es pequeño, si es necesario realizar la corrección t de Student. Para un nivel de confianza de 99.5% Para los sólidos que tienen N= 10 mediciones
10−1 = 9 = 3.25 Para los sólidos que tienen N= 9 mediciones
9−1 = 8 = 3.36 Realizando los cálculos en Excel obtenemos:
Nombre integrant e Anto nio Cantillo Liceth Garzón Angie Santama ria Wilmer Realpe Angie Oviedo Promedi ̅ o µ
Cp. Sólido A
Cp. Sólido Cp. Sólido C B
Cp. Sólido D
Cp. Sólido E
Cp. Sólido F
236.3 233.5 232.25 233.7 233.41 233.75
125.75 127.97 127.93 127.74 127.97 127.9
384.9 384.35 378.1 383.89 384.21 384.66
451.92 452.13 451.93 450.35 451.9 465.73
621.62 621.93 621.9 613.77 651.11 620.45
896.64 896.94 895.79 889.36 896.95 896.92
233.96 233.35 233.67 233.94
449.93 451.68 451.47
621.71 620.65 621.35 621.92
896.49
127.58 127.2 127.64
382.38 384.74 384.53 384.7
896.9 896.95
233.78
127.52
383.65
453.00
623.64
895.88
0.957539033
1.972917636
4.556577934
9.450362374
2.333417988
⁄ ̅
0.004095845
0.6682647 51 0.0052404 7
0.005142547
0.010058572
0.01515353
0.002604604
5
Ѱ
0.984101395
Intervalo
232.7 99
234.7 67
0.7484565 21 126. 128. 77 27
2.027646844
5.103367286
9.71251769
2.613428146
381.6 18
447.9 01
613.9 28
893.2 69
385.6 74
458.1 08
633.3 54
En la parte inferior se puede observar el intervalo de confianza. Los valores resaltados en rojo son los valores que se deben descartar dado que no están dentro del intervalo. Llenando la tabla queda:
Cp. Solido Cp. Solido Cp. Sólido Cp. Sólido Cp. A B C D Sólido E 127.52 383.65 453.00 623.64 ̅ 233.78 0.9841013 Ѱ 95 ⁄ 0.0040958 ̅ 45
0.7484565 21 0.0052404 7
2.0276468 44 0.0051425 47
5.1033672 86 0.0100585 72
9.712517 69 0.015153 53
Cp. Sólido F 895.88 2.6134281 46 0.0026046 04
5. De acuerdo co n los valor es del cociente ⁄ Z obtenidos en cada caso, ¿Qué puede decir de la calidad del proceso de medición? 0,41%
0,52%
0,51%
1,01%
1,52%
0,26%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
99,59%
99,48%
99,49%
98,99%
98,48%
99,74%
La calidad en el proceso de medición en términos generales fue muy buena, ya que se puede observar que el mayor margen de error fue de 1,52% lo cual es muy bajo, se puede visualizar que la mayoría de los resultados están en el 99%
6. Ahor a piense en el siguiente ejemplo: Si un sartén caliente cae al piso, seguro lo tomaremos del mango de madera, no qu erríamos q uemarnos si lo tomáramos del lado del metal. ¿Entonces, quien tiene mayor capacidad calorífica? ¿El metal o la madera? Justifique su respuesta. Justificación 6
898.4 96
Cuanto mayor es la capacidad calorífica de un cuerpo, más calor se necesita para producir una elevación de temperatura, para mí el que tiene la mayor capacidad calorífica es la madera ya que el metal se calienta más rápido y transfiere más calor ya que este es un buen conductor de calor, y la madera es un aislante térmico.
7. Un huevo con u na masa de 1 kg y un calor especific o de 3.32 kJ/kJ*°C, se sumerge en agua hirviendo a 96 °C. Si la temperatura inicial del huevo es 5 °C. ¿Cuál es la cantidad máxima de transf erencia de calor al huevo? DATOS: m = 0.1 Kg Ce= 3.32 KJ/KgºC T2 = 96ºC T1= 5 ºC Q=?
SOLUCIÓN: Para resolver el ejercicio se aplica la fórmula de cantidad de calor Q, la cual expresa que la cantidad de calor es igual al producto de la masa por el calor específico por la variación de temperatura, de la siguiente manera: Q = m * Ce * ΔT
Q = 0.1 Kg * 3.32 KJ/KgºC * ( 96ºC -5ºC ) Q = 30.212 KJ .
8. El siguiente ejemplo, tiene que ver con un proceso real. Si en una fábrica de dulce de manzana se tienen 800 kg de pulpa de manzana y se tiene que calentar de 5 a 22 °C. a) ¿Cuánto calor se requiere para este proceso si el Cp de la pulpa de manzana es de 3,65 kJ/kg*°C? Cp= 3,65 KJ/Kg.°C
m= 0,8 Kg
T1= 5°C
ΔT=22°C−5°C=17°C
Q= (calor especifico) ⋅ (gramos desustancia) ⋅ ΔT 7
T2= 22°C
Q=Cp⋅m ⋅ΔT Q=3.65kJkg ⋅°C⋅800kg⋅17°C Q=49640kJ El calor que se requiere para calentar la pulpa de manzana es 49640 kJ
b) ¿Se requiera la misma cantidad de calor para calentar la misma cantidad, pero de pulpa de uva? No, teniendo en cuenta que cada material, solido, alimento presenta diferentes características, su valor de Cp. no va a ser el mismo por lo tanto si este valor es mayor el calor necesario para calentar la pulpa de uva será mayor, o por el contrario si el Cp. es menor va a requerir menor calor.
9. ¿La energía requerida p ara calentar aire de 295 a 305K es la misma que la necesaria para calentarlo de 345 a 355 K? J ustifique su resp uesta. Se tienen los valores de Cp. de 1.005 a 300 K y 1.008 a 350K Látex: Q=1kg\cdot1.005\frac{kJ}{kg\cdot k}\cdot305k-295k=10.05kJ Q = 1 k g ⋅ 1.005 k J k g ⋅ k ⋅ 305 k − 295 k = 10.05 k J Látex: Q=1kg\cdot1.008\frac{kJ}{kg\cdot k}\cdot355k-345k=10.08kJ Q = 1 k g ⋅ 1.008 k J k g ⋅ k ⋅ 355 k − 345 k = 10.08 k J El calor específico de las sustancias varía con relación a la temperatura, a mayor temperatura mayor energía por calor específico requerido, aunque podemos observar que la variación es muy pequeña y según el fin puede ser despreciable.
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