INFORME #1. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA CAMPUS GUANAJUATO

INGENIERÍA FARMACÉUTICA

LABORATORIO DE BIOINGENIERÍA

INFORME #1. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA.

INTEGRANTES EQUIPO 4

• ARENAS VALLE FRANCISCO JAVIER                        
• CARRANCO RAMÍREZ GUADALUPE VIRGINIA        
• DÍAZ BARAJAS FRANCISCO JAVIER                        
• FERNÁNDEZ DELGADO OSCAR EFRAÍN                

FECHA DE ELABORACIÓN:

14 DE SEPTIEMBRE DE 2015

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA

Resumen.

En esta práctica se determinaron diferentes capacidades caloríficas para la obtención del calor especifico en diferentes sustancias, una pura y la otra problema, la sustancia pura empleada fue agua y la sustancia problema fue jugo de naranja, mediante un calorímetro sencillo, pero bastante eficiente, a base de unicel, el cual funcionó como un sistema termodinámico simple referenciando como base la primera ley de la termodinámica, es decir, el principio de la conservación de la energía. A partir de la capacidad calorífica establecida por el calorímetro, y con ayuda de mencionado instrumento, se calculó el calor específico del jugo de naranja tomando en cuenta que el sistema utilizado no se encontraba completamente aislado, por lo que se tomó en cuenta el calor cedido o ganado por el calorímetro. Se utilizó una sola muestra de jugo de naranja, por lo que para obtener datos más significativos, se realizaron pruebas por triplicado  para así corroborar si esto es significante para la determinación del calor específico de la sustancia problema. Por último se calculó el porcentaje de error para así tener resultados más certeros sobre la determinación experimental del calor específico de la sustancia con respecto a la reportada en la literatura.

Introducción.

Conceptos Básicos de Energía en Sistemas Termodinámicos

La energía se manifiesta en diferentes formas como: térmica, mecánica, cinética, potencial, eléctrica, magnética, química y nuclear, cuya suma constituye la energía total E de un sistema. Las formas de energía relacionadas con la estructura molecular de un sistema y con el grado de la actividad molecular se conocen como energía microscópica, cuya suma de todas las formas de energía microscópica en el sistema se llaman energía interna (U) del sistema. (Yunus A. Çengel, 2009.)  

La capacidad calorífica es la razón de la cantidad de calor que se le cede a dicho cuerpo en una transformación cualquiera con la correspondiente variación de temperatura. La capacidad calorífica depende de la masa del cuerpo, de su composición química, de su estado termodinámico y del tipo de transformación durante la cual se le cede el calor.

Si la cantidad de calor transferido entre los cuerpos del sistema descrito se expresa en términos de la masa m, entonces tendremos:

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En donde la capacidad calorífica de una sustancia por unidad de masa, recibe el nombre de calor específico. El calor específico de una sustancia, entonces es la cantidad de calor que se debe entregar a una unidad de masa de cierta sustancia, para que ésta aumente su temperatura en un grado Celsius.

Cuando se habla de equilibrio térmico es muy usual que se esté haciendo referencia a la Ley Cero de la Termodinámica, la cual dice que: si dos cuerpos separados a distintas temperaturas se ponen en contacto entre sí, se alcanzará el equilibrio térmico, y se mantendrá, cuando la temperatura sea igual en ambos cuerpos. (Kurt C. Rolle, 2006.)

La ciencia que se encarga de estudiar la relación de energías en sistemas termodinámicos es la calorimetría y el calorímetro es el instrumento que mide dicha transferencia de energía. (Raymond A. Serway, 2005.)

Consideraciones para la elaboración de dichos sistemas

Generalmente un calorímetro tiene que estar elaborado con materiales térmicos y aislantes, para así poder obtener un sistema en donde no sea posible la salida o entrada de energía, ni tampoco la transferencia de masa, en otras palabras se hace referencia a un sistema aislado. (Raymond A. Serway, 2005.)

Según el principio de conservación de la energía, se puede llevar acabo la transferencia de calor entre dos sistemas 1 y 2, cada uno con masas  y respectivamente, que se encuentran inmersos en un sistema aislado, suponiendo al sistema 1 como aquel con una mayor temperatura  y al sistema 2 como aquel con una menor temperatura , en donde el calor fluirá desde el sistema 1 hasta el sistema 2, y dicha transferencia terminará hasta que los dos sistemas estén a una misma temperatura . (Raymond A. Serway, 2005.)[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

De manera que lo anterior se puede representar de la siguiente forma:

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Donde Ce= calor específico

Objetivo general

Determinar experimentalmente la capacidad calorífica del jugo de naranja, utilizando un calorímetro sencillo hecho con vasos de unicel.

Objetivo particular

• Determinar la capacidad calorífica del calorímetro usando el principio de la conservación de la energía para calibrar un calorímetro apreciando la importancia de este.
• Determinar el calor específico del jugo de naranja.

Descripción del sistema[pic 10]

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Materiales y equipo

• 2 vasos de unicel del mismo tamaño.
• Tapadera de unicel.
• 1 termómetro de -10 °C a 100 °C
• Un agitador magnético.
• Una probeta de 100 mL
• Una parrilla d calentamiento
• Balanza electrónica
• 1 litro de jugo de naranja a temperatura ambiente

Metodología

1. Calibración del termómetro.

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1. Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro

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1. Determinación del calor especifico de las sustancias problema.

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Resultados

1. Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.

A partir de las variables medidas se llenó la tabla 1.

Tabla 1. Datos obtenidos en la determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.

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