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 UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA PROGRAMA DE INGENIERIA QUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA 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 UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA PROGRAMA DE INGENIERIA QUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA (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 UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA PROGRAMA DE INGENIERIA QUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINAMICA 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.