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Practica capacidad calorifica - medida de la capacidad calorifica, planteamiento formal de capacidad calorifica




La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.1 Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.
La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor», y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica.
Antes del desarrollo de la termodinámica moderna, se pensaba que el calor era un fluido invisible, conocido como calórico. Los cuerpos eran capaces de almacenar una cierta cantidad de ese fluido, de ahí el término capacidadcalorífica, nombrada e investigada por vez primera por el químico escocés Joseph Black en la década de 1750. En la actualidad, la noción de calórico ha sido sustituida por la noción de la energía interna de un sistema. Es decir, el calor ya no se considera un fluido si no una transferencia de energía desordenada. 
MEDIDA DE LA CAPACIDAD CALORIFICA
Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorífica viene dada por

Donde:
C es la capacidad calorífica, que en general será función de las variables de estado.
 es el calor absorbido por el sistema.


 la variación de temperatura

Se mide en unidades del SI julios por kelvin (J/K) (o también en cal/°C).
La capacidad calorífica (C) de un sistema físico depende de la cantidad de sustancia o masa de dicho sistema. Para un sistema formado por una sola sustancia homogénea se define además el calor específico o capacidad calorífica específica c a partir de la relación:


Donde:
C es la capacidad calorífica del cuerpo o sistema
c es el calor específico o capacidad calorífica específica
m la masa de sustancia considerada
De las anteriores relaciones es fácil inferir que al aumentar la masa de una sustancia, se aumenta su capacidad calorífica ya que aumenta la inercia térmica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura.

PLANTEAMIENTO FORMAL DE CAPACIDAD CALORIFICA
Sea un sistematermodinámico en el estado  . Se define la capacidad calorífica  asociada a un proceso estático elemental  que parte de  y finaliza en el estado  como el límite del cociente entre la cantidad de calor  absorbido por el sistema y el incremento de temperatura  que experimenta cuando el estado final  tiende a confundirse con el inicial  .

Donde  , es una curva parametrizada mediante la temperatura, que representa el camino seguido en el espacio fásico durante el proceso c. La capacidad calorífica es, de este modo, una variable termodinámica y está perfectamente definida en cada estado de equilibrio del sistema (el signo  indica que no una función Q cuya diferencial sea precisamente  , es decir, se trata de 1-forma no exacta).
En la transformación isocora, el volumen del estado inicial es el mismo que el volumen final.
En la transformación isoterma, la temperatura del estado inicial es la misma que la temperatura del final.
En la transformación adiabática, el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno.

OBJETIVOS
En la realización de esta experiencia se pretende que el alumno sea capaz de:
a) Diferenciar y entender un proceso adiabático de un proceso isotérmico.
b) Utilizar una técnica indirecta para calcular capacidades caloríficas a presión y volumen constantes.
c) Determinar la relación de capacidades caloríficas, conocida como coeficiente adiabático (γ) para un gas.
d) Evaluar la eficiencia de la técnica en base a sus resultados experimentales.
e) Aplicar la validez de unproceso reversible.


MATERIAL
1 Aparato de Clement-Desormes
1 Pinzas Mohr
1 Perilla de hule

CUESTIONARIO
1.- Esquema de Clement-Desormes señalando sus partes


2.- Fisicamente sComo determina que el sistema ha alcanzado el equilibrio con los alrededores?
El equilibrio térmico es el estado en el que se igualan las Temperaturas de dos cuerpos en cuyas condiciones iniciales tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las Temperaturas se suspende el flujo de calor, el sistema formados por esos cuerpos llega a su EQUILIBRIO TERMICO. 

Por ejemplo si se tiene un recipiente con agua caliente, y otro con agua fría, a través de sus paredes se establecerá un flujo de energía calorífica, puede pasar mucho tiempo, pero en algún momento las temperaturas del agua en ambos recipientes se igualara (por medio de la trasferencia de calor, en este caso del agua más caliente a la más fría, también por contacto con el aire del medio ambiente y por evaporación), pero el equilibrio térmico lo alcanzaran cuando ambas masas de agua estén a la misma temperatura.
sQué tipo de proceso ocurre al abrir la válvula de alivio?
Es una expansión adiabática, ya que al momento de abrir hay una expansión ya que disminuye la presión esto hace que disminuya el nivel del agua, en esta expansión las presiones se tratan de igualar.
4.- Explique porque aumenta la presión cuando al cerrar la válvula de alivio deja usted que el sistema obtenga el equilibrio
Se abre la llave que comunica el recipiente con la atmosfera, el aire experimenta una transformaciónadiabática, disminuyendo rápidamente su presión, hasta alcanzar la presión atmosférica, se cierra la llave y se espera cierto tiempo a que el aire del recipiente vuelva a adquirir su temperatura, (calentamiento a volumen constante) se eleva la presión, es un calentamiento isocoro.
sCómo relaciona las lecturas obtenidas en el manómetro con la presión real del sistema?
Porque se realizan cambios de presión muy pequeños, casi para coincidir con las presiones originales, de esta forma la diferencia entre las presiones corresponderá a la diferencia de alturas iniciales del manómetro.
En base a sus datos experimentales calcule las capacidades caloríficas a presión y volumen constantes y compare sus resultados con los informados en la bibliografía
7.- Explique las diferencias encontradas en el inciso anterior. sCómo sugiere que se puede evitar?
Con los resultados experimentales obtenidos calcule el valor de (γ) para cada uno de los gases utilizados. Compárelos con los informados en la bibliografía.
Señale las diferencias entre los siguientes procesos: adiabático, isotérmico e isocórico
En un proceso adiabático no hay transferencia de calor entre el medio interno y externo, pero si hay un cambio de temperatura. En un proceso isotérmico no hay cambios de temperatura. Y finalmente en un proceso isotérmico, la compresión o expansión de un gas ideal esta en contacto permanente con un termostato. 

SOLO FALTAN LAS PREGUNTAS DE LA 6 A LA 8 ïŠ

https://www.clubensayos.com/Ciencia/Diferenciar-Y-Entender-Un-Proceso/598886.html




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