Primera ley termodinámica

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Universidad Nacional Autónoma de México 
Facultad de Ingeniería
 
“Laboratorio de Principios de termodinámica y electromagnetismo”
Profesora: Vianey Franco García
 Semestre 2014-1
 Práctica No.5 “La primer ley de la termodinámica para sistemas cerrados”
 Grupo: 11
 Equipo #1
· Chávez Cervantes Jennyfer Ariadna
· Hernández Pérez Angel
· Magallón Robles Marco Polo
· Salazar Ríos Iván Moisés 
Fecha de realización de la práctica: Martes 10 de septiembre del 2013
Calificación: ____
ÍNDICE
Objetivos………………………………………………………………3
Actividad 1……………………………………………………………3
Actividad 2……………………………………………………………3
Actividad 3……………………………………………………………3
Actividad 4……………………………………………………………4
Actividad 5……………………………………………………………5
Actividad 6…………………………………………………………..5
Actividad 7…………………………………………………………..5
Actividad 8…………………………………………………………..6
Cuestionario………………………………………………………..6
OBJETIVOS
· identificar y clasificar un sistema termodinámico.
· Determinar en forma experimental la capacidad térmica específica de un material mediante la aplicación de la ley cero y primera de la termodinámica para sistemas cerrados.
· Distinguir la diferencia entre calor sensible y calor latente.
· Determinar el calor latente de fusión del agua y compararlo con el valor teórico.
· Obtener experimentalmente la temperatura de ebullición de una sustancia y comprobar que, a presión constante, la temperatura de la sustancia permanece constante durante el cambio de fase.
ACTIVIDAD 1
Mida la masa del material disponible y determine su temperatura inicial. Para esto puede sumergir las monedas en un vaso de precipitados con agua y un minuto después medir la temperatura, ésta será la temperatura inicial del metal. Elimine el agua, seque perfectamente la muestra de metal y deposítela en el calorímetro con mucho cuidado. 
 (
Masa de las monedas: 
0
.47775 Kg
)
· De tal manera es como utilizamos la primera ley de la termodinámica al medir la temperatura de las monedas mediante un fluido en este caso agua llegando a una temperatura en equilibrio.
ACTIVIDAD 2
Mida una masa de 80 [g] de agua líquida y con ayuda de la parrilla eleve su temperatura hasta alcanzar 40° [C], ésta será la temperatura inicial del agua. Retire inmediatamente de la parrilla, vierta esta agua al calorímetro y tápelo. Mida la temperatura de equilibrio () de la mezcla aproximadamente un minuto después de haberla hecho y registre el dato.
ACTIVIDAD 3
Con base en la actividad anterior y en la primera ley de la termodinámica, determine la capacidad específica del material empleado. Considere que .
 (
Capacidad térmica específica del material: 
 
)
Tomando en cuenta que:
{Q} + {w} = 0
ΔU = 0 y 
Entonces se tiene que:
Para el cual:
Q = mcΔT
Despejamos:
= 
Sustituyendo
 / (.47775 Kg) (33°C-23°C)
 
 
· En este caso es necesario contar con todos los datos para poder llegar a lo querido, cabe mencionar que a la fórmula que se llego fue gracias a la ayuda de la profesora quien como siempre de manera atenta nos explicó.
ACTIVIDAD 4
Mida la masa del hielo y registre su valor. 
 (
Hielo: 0.04685 Kg
)
ACTIVIDAD 5
Tome el hielo y mézclelo con una masa de agua líquida tomada directamente de la llave, que se igual a la masa del hielo en le calorímetro. Una vez que lo tape, espere a que ocurra el equilibrio térmico y mida la temperatura inicial de la mezcla.
 (
Masa del hielo con agua = 
0.12235 Kg
)
ACTIVIDAD 6 
Anote el error sistemático que presento el termómetro en la actividad anterior.
 (
Error sistemático: 1 [°C]
)
ACTIVIDAD 7
Con ayuda de la parrilla, caliente una masa de agua líquida, que sea cinco veces la de hielo, a 30 ° [C]. Agregue esta agua al calorímetro, tápelo y mida ahora la temperatura de equilibrio.
 (
Temperatura de equilibrio: 17° [C]
)
Con base en la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados y el error sistemático determinado en la actividad 6, determine el calor latente de fusión del agua.
Tomando en cuenta que:
{Q} + {w} = 0
ΔU = 0 y 
Entonces se tiene que:
{() + 5} = 0
Despejando:
 = { -[5 ] }/ 
Sustituyendo valores:
{-[2(0.04685 Kg) )(17°C- 1 °C)]-[5(0.04685 Kg)( )(17°C - 30 °C)]/ (0.04685 Kg)}
 -[6275.6512] – [- 12747.4165]/0.04685
6471.7653 / 0.04685
ACTIVIDAD 8
Vierta la mezcla a un vaso de precipitados y caliéntela con la parrilla hasta su temperatura de ebullición. Registre la temperatura de ebullición en el D.F:
 (
 = 92.5 ° [C]
)
Cuestionario:
1.-Considerando que el sistema termodinámico es el contenido del calorímetro, identifique el tipo de sistema en los dos experimentos. Justifique su respuesta.
Se trata de sistemas aislados, es decir, que no permiten el paso de materia y energía a través de sus fronteras.
2.-Investigue el valor teórico de los calores latentes (entalpias de transformación) de fusión y de ebullición para el agua.
Fusión: hsf = 334.88 [kJ/kg]  Ebullición: hfg = 2257 [kJ/kg] 
5.-Escriba la expresión dimensional, en el SI, de las cantidades físicas referidas en el punto dos de este cuestionario.
	Magnitud
	Unidad
	Símbolo
	Dimensiones
	Trabajo
	Joule
	J
	L^2MT^-2
	Calor
	Joule
	J
	L^2MT^-2
	Entalpia
	Joule/kilogramo
	J/kg
	L2T-2
 (
3
)