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FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS

FORO SEMANA 2-7

Institución Universitaria Politécnico Grancolombiano

FLUIDOS Y TERMODINAMICA TRABAJO COLABORATIVO CAPACIDAD CALORIFICA Y CALORIMETRIA

PRESENTADO A:

ANGELICA RODRIGUEZ

ENTREGADO POR:

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA POLITÉCNICO GRAN COLOMBIANO

BOGOTÁ D.C. MAYO 20

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS

FORO SEMANA 2-7

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1. CONSOLIDADO DE DATOS 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:

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2. Compare nuevamente los resultados entre las configuraciones de un mismo sólido. ¿Son iguales?, ¿varían? ¿De qué depende? Se realiza la comparación de datos obtenidos y podemos observar que los resultados extraídos tienen muy poca variación en los valores Cp, aunque esto está directamente atribuido a la temperatura de los sólidos y el agua. El calor especifico es una propiedad intensiva, por lo tanto, no depende de la materia, las pequeñas variaciones se presentan debido a las temperaturas al momento de hacer la simulación, estas variaciones son muy pequeñas y se confirma que el valor del calor especifico es fijo para cada sustancia. 3. ¿Qué solido tiene el Cp. más alto? Que significa 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 sólido F. La capacidad calorífica de un material es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta el material para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Esto no solo depende de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema. La capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión más la transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío esta transferencia de calor ocurre hasta que los cuerpos y su entorno alcancen el equilibrio térmico. Si existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida solo se hace más lenta. 4. Con base en la tabla obtenida en el punto 1 de esta fase grupal, calcule el error estadístico del calor especifico promedio de cada solido estudiado usando los métodos previamente explicados. 

Con los datos obtenidos en la tabla de consolidado y con el promedio hallamos el error estadístico o desviación estándar y el valor de la calidad así:

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 ¿considerando el intervalo 𝑥 − 3𝜇, 𝑥 + 3𝜇 es necesario descartar valores en cada caso?

Con los intervalos obtenidos para cada solido podemos decir que no se hace necesario descartar ningún valor, puesto que los resultados obtenidos están dentro de este rango.  ¿Considera que debe ser usado el factor de corrección t de Student en cada caso? En nuestro caso la cantidad de valores que tenemos no es muy significativa (N=8), por esto se hace necesario utilizar el factor de corrección t de Student, escogemos un nivel de confianza del 99%, según la tabla debemos tomar el valor de 3,5, hacemos una corrección sobre la desviación estándar así:

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Presentación final de la medición

Cp. solido A: X= (233,838 ± 1,584) J/kg·K Cp. solido B: X= (127,934 ± 2,584) J/kg·K Cp. solido C: X= (384,71 ± 0,172) J/kg·K Cp. solido D: X= (451,036 ± 1,723) J/kg·K Cp. solido E: X= (622,406 ± 1,685) J/kg·K Cp. solido F: X= (896,758 ± 0,486) J/kg·K

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5. De acuerdo con los valores del cociente 𝜇/ obtenidos en cada caso. ¿Qué puede decir de la calidad del proceso de medición? Diremos que la calidad del proceso de medición será mayor cuanto más pequeño sea el cociente 𝜇/ . Los valores obtenidos en nuestro proceso de medición y consolidado nos demuestran una calidad alta, pues se obtuvieron valores menores a 0. 6. Ahora piense en el siguiente ejemplo: Si un sartén caliente cae al piso, seguro lo tomaremos del mango de madera, no querríamos quemarnos si lo tomáramos del lado del metal. ¿Entonces, quien tiene mayor capacidad calorífica? ¿El metal o la madera? Justifique. La capacidad calorífica de una sustancia es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1 °C su temperatura, indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor, los materiales metálicos por ejemplo tendrían una baja capacidad calorífica comparado con la madera, es decir el calor especifico de la madera es mas alto que el del metal. 7. El calor especifico del cobre es de aproximadamente 0.4 J/g°C. ¿Cuánto calor se necesita para cambiar la temperatura de una muestra de 30 gramos de cobre de 20 °C a 60 °C? DATOS Ce Cobre

0,4 J/g°C

m T1 T2 Q

30 g 20 °C 60 °C ¿?

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Utilizamos la siguiente ecuación del calor (Q):

 Se remplazan los valores en la ecuación y se desarrolla 𝑄 = 𝐶𝑝 · 𝑚 ∙ (𝑇2 − 𝑇1) 𝑄 = 0,4

𝑄 = 12

J · 30𝑔 ∙ (60 °𝐶 − 20°𝐶) g°C

J ∙ (40°𝐶) °C

𝑸 = 𝟒𝟖𝟎𝑱 Conclusión: Para cambiar de temperatura una muestra de 30g de 20°C a 60°C, se necesitan 480J

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8. Un vaso contiene 200 g de H2O a 20 °C, si el agua gana 11.7 KJ y alcanza una temperatura constante. ¿Cuál será esa nueva temperatura? El calor especifico del agua es 1 cal/g°C. DATOS m H2O

200 g

T1 20 °C Q 11,7 KJ Ce H2O 1 Cal/g°C T2 ¿?

Debemos hacer la conversión de KJ a cal para obtener el resultado correcto

1Kj=238,85 Cal 11,7KJ= 2794,55 Cal Utilizamos la siguiente ecuación del calor (Q):

Despejamos de la ecuación la variable T2 y remplazamos los valores así:

𝑇2 =

𝑄 + 𝑇1 𝑚 ∗ 𝐶𝑒

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𝑇2 =

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2794,55 𝐶𝑎𝑙 + 20°𝐶 𝐶𝑎𝑙 200 𝑔 ∗ 1 𝑔°𝐶

𝑇2 = 13,97°𝐶 + 20°𝐶 𝑇2 = 33,97 °𝐶 Conclusión: si el agua gana 11.7 KJ y alcanza una temperatura constante de 33,97°C