Variación de la temperatura con el calor y con la masa

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
PROGRAMA DE INGENIERIA QUÍMICA
LABORATORIO DE TERMODINAMICA
VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA CON EL CALOR Y CON LA MASA.
La temperatura es una magnitud
física que indica el movimiento de la
energía cinética promedio de un
cuerpo. Es muy importante en el
estudio de sistemas termodinámicos,
ya que
se comporta como una
variable que modifica propiedades en
un sistema de estudio como la
densidad, la viscosidad, cambios de
fase, incremento del volumen, entre
otros. Además, es un factor que
determina la dirección en que se
desplaza el flujo de energía en la
transferencia de calor.
Es usual identificar el aumento de
masa de una sustancia como una
relación directa con la temperatura y
por tanto mejor transferencia de calor.
METODOS:
Para la medición de la temperatura de
acuerdo a las sustancias se emplearon
equipos tales como el calorímetro y el
termómetro; se utilizaron instrumentos de
medición de volúmenes entre los cuales
están beackers, probetas, esta última
con el fin de disminuir a lo más mínimo
posible la posibilidad de errores para los
volúmenes usados al calentar cada
sustancia.
Para
estandarizar
una
igualdad en las condiciones de
calentamiento se determinó tomar los
tiempos de calentamiento de cada
sustancia durante un periodo de cinco
minutos en un intervalo de (30seg) e ir
comparando los comportamientos que
presentaron cada una de las muestras.
La determinación de los incrementos de
temperatura se corroboraron con el uso
de ecuaciones que nos permitieron
relacionar su capacidad de recibir calor
con el fin de afectar directamente en el
Sin embargo, estudios y prácticas de
laboratorio realizadas demuestran La
variación
de temperatura
se
encuentra limitada por el tipo de
sustancia y la cantidad de materia
presente en el sistema de estudio.
Analicemos el siguiente ejemplo: si se
toman dos recipientes con agua y
aceite a 50mL respectivamente y se
agrega un calor constante se
demostrará que el agua actúa como
una fuente térmica, puesto que la
variación
de
temperatura
es
insignificante con respecto a la del
aceite. Lo anterior es causado lo el
calor específico presente en un
cuerpo, como medida de
la
resistencia al aumento de la
temperatura.
objetivo de esta primera parte de la
práctica (variación de temperatura).la
ecuación empleada para efectos de
cálculos 𝑄 =
𝐼2 𝑅𝑡
𝐽
la
cual relaciona
aspectos claves de nuestros equipos
entre los cuales están la intensidad de la
corriente el tiempo que nos permitirán
analizar nuestros resultados desde el
punto de vista calórico. Para el análisis
de comportamientos de nuestra práctica
se realizaran graficas de (tiempo vs
temperatura) de manera tal que se pueda
ver con claridad de que manera varia la
temperatura de acuerdo a la sustancia
analizada. Emplearemos aspectos como
variaciones de volúmenes en nuestras
muestras para estudiar como seria el
comportamiento en cuanto a la variación
de
la
temperatura.
Finalmente
realizaremos por medio de instrumentos
como el picnómetro cálculos de
densidades de las diferentes sustancias
de acuerdo a un punto cualquiera de
temperatura, todo esto para conocer que
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tanto influye o no el incremento de
temperatura en esta propiedad intensiva.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN:
Temperatura (°C)
Variación de la Temperaturas respecto a la
masa
40
35
30
25
20
15
10
5
0
35
60
34
33
33
30
30
29
29
90
120
150
180
210
240
270
temperaturas
cantidades de masa (g)
Fig 2. Representación da la dependencia de incremento de la temperatura y calor
Si se toma el calor específico de una
sustancia y se estudia como la
Temperatura que alcanza el sistema en
un tiempo determinado y una
transferencia de calor constante,
entonces por lógica decimos que a
medida que exista mayor cantidad de
masa en un volumen de control menor
será la temperatura alcanzada por el
sistema en un tiempo constante. Otro
aspecto que se puede estudiar
mediante el color específico de una
sustancia es el comportamiento de la
transferencia de calor a medida de que
se varia la temperara del volumen de
control, de igual forma se puede decir
que varia proporcionalmente a medida
que se incremente el diferencial de
temperatura mayor será el calor; bajo
estas consideraciones se denota al
calor especifico de una sustancia como
una constante de proporcionalidad que
permite
relacionar
el
calor,
la
temperatura y la masa:
𝑄
𝑚𝑑𝑇
= 𝐶𝑝 En la
figura numero uno (fig 1) podemos
comprobar el incremento en la masa
dentro del volumen de control hace que
el tiempo empleado de calentamiento
debe ser mayor para alcanzar una
tempera determinada. Una explicación
a esto es porque para alcázar una
temperatura determinada todas las
moléculas del volumen de control debe
mantener su energía cinética próxima a
la energía promedio de todo el conjunto
de moléculas.
Mediante la
definición del calor
específico es posible comprobar que la
absorción o eliminación de calor de un
cuerpo depende de su diferencial de
temperatura. En la figura numero dos
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(fig 2) es posible evaluar esta afinación
donde podemos notar que existe una
proporcionalidad de incremento entre el
Calor y la temperatura, cual se puede
comprobar al realizar el R2 de los datos,
esta propiedad permite darnos una idea
de que tan cerca se encuentra los datos
de la línea de tendencia la cual se
acomoda casi perfectamente a una
línea recta.
Variación del Calor respecto a la
Q = 36,99T(°C) + 1157,
temperatura
R² = 0,998
3500.00
Q suministrado (W)
3000.00
2500.00
2000.00
Q
1500.00
Linear (Q)
1000.00
500.00
0.00
29
34
40
44
50
54
59
63
68
73
76
Temperatura (°C)
Fig 2. Representación da la dependencia de incremento de la temperatura y calor
Al momento de utilizar el calorímetro
el agua se fue calentado pero el
proceso de calentamiento hubiese
sido mejor al utilizar un calentador de
inmersión debido a este posee un
resistencia mayor que el calorímetro
por lo que es mejor el calentamiento
del agua.
La variación de la temperatura se ve
afectado por la cantidad de masa que
se encuentra y de igual manera por la
el calor suministrado
son dos
factores primordiales que se deben
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tener en cuenta para la determinación
de la variación de la temperatura en
un cuerpo u objeto especifico.
CONCLUSIONES:
Según la los resultados arrojados en
la práctica y los estudios realizados
se puede concluir que la masa es una
variable que afecta directamente un
sistema
teniendo
en
cuenta
condiciones de temperatura y tiempo.
Es decir, a mayor masa mayor es el
tiempo en que demora una sustancia
REFERENCIAS:
1. Cengel, Yunus A, 2007. Transferencia de calor.
México: McGraw-Hill, Español (Tercera edición).
2. Incropera, Frank P, DeWitt, David P, 1999.
Fundamentos de transferencia de calor. México:
Pearson Education, Español (Cuarta edición).
3. Kenneth W. Whitten, Raymond E. Davis, 2008.
Química. Ediciones OVA. (Octava edición).
en calentarse según la ecuación 𝑄 =
𝑚𝐶𝑝𝑑𝑇 Lo anterior no implica que la
temperatura debe aumentar, sino que
se demora mucho más tiempo en
alcanzar
una
temperatura
determinada.