ALUMNA: ELIZABETH NERI OSNAYA
8 EXAMEN.
CAPACIDAD CALORÍFICA COMO VELOCIDAD RELATIVA ENTRE PROCESOS.
8 A. Ensayo
sobre capacidades caloríficas = inercias térmicas. Capacidades caloríficas se
presenta en textos de fisicoquímica como entidades escalares. ¿Son extensivas o
intensivas?
La cantidad
de energía térmica requerida para elevar la temperatura de una sustancia, varia
para diferentes materiales. Por ejemplo suponga que aplicamos calor a 5
esferas, todas del mismo tamaño pero de material diferente como lo muestra la
figura. Si deseamos elevar la temperatura de cada esfera a 100ºC ,
descubriremos que algunas de las esferas deben calentarse más tiempo que otras.
Para ilustrar esto supongamos que cada esfera tiene un volumen de 1 cm3
y una temperatura inicial de 0ºC.
Cada una se calienta con un mechero capaz de suministrar energía térmica a
razón de 1cal/s.
La
esfera de plomo alcanza la temperatura final en sólo 37 s, mientras que la
esfera de hierro requiere 90 s de calentamiento continuo. Las esferas de
vidrio, aluminio, y cobre necesitan tiempos intermedios entre esos valores.
Cada
material debe tener alguna propiedad que relaciones la cantidad de calor
absorbido o liberado durante un cambio en la temperatura.
La capacidad calorífica se
puede expresar como la cantidad de
calor requerida para elevar en 1ºC, la temperatura de una determinada cantidad
de sustancia.
También se le conoce
como calor sensible a la energía necesaria para aumentar o disminuir la
temperatura de una substancia sin que ocurran cambios de fase, reacciones
químicas o cambios en la composición.
Cuanto mayor sea la capacidad calorífica de una sustancia,
mayor será la cantidad de calor entregada a ella para subir su temperatura. Por ejemplo, no es lo mismo calentar el agua de un vaso
que el agua de toda una piscina: requerimos mayor calor para calentar el agua
de toda una piscina puesto que su capacidad calorífica es mucho mayor.
La capacidad
calorífica de un cuerpo (C) (propiedad
extensiva), es la relación del calor suministrado respecto al correspondiente incremento de temperatura
del cuerpo, se expresa como "calor" sobre "grados
centígrados" y, por tanto, tiene las siguientes unidades:
Capacidad
calorífica = Q/DT
. La capacidad
calorífica molar, se expresa de la siguiente manera:
Tenga
en cuenta que la C de capacidad Calorífica está en mayúsculas
El valor de la
capacidad calorífica depende de las condiciones experimentales bajo las cuales
se determina. Las condiciones más comunes son volumen constante o presión
constante, para las cuáles la capacidad calorífica se denota mediante Cv y Cp
respectivamente.
Se define la
capacidad calorífica a volumen constante como:
Cv= (du/dT)v
Y la capacidad
calorífica a presión constante:
Cp= (dh/ dT)p
8 B. El objetivo, una meta, de este examen es ver cada
capacidad calorífica, y coeficiente de Joule-Thomson, como componente escalar
del vector de la velocidad relativa entre dos procesos. Lectura en SAE: Unidad
2, Tarea 2.8 en páginas 28-29. Identifica en cada uno de cuatro ejemplos cual
es proceso observador y cual es proceso observado. Dar sus razones.
En el
ejemplo número 1 el proceso observado es
iso-energía interna mientras que el proceso observador es iso-T, en el siguiente
ejemplo el proceso observado es iso- bárico, el proceso observador es iso-H, en el tercer ejemplo
el proceso observado es iso-V en tanto que el observador es iso-U, aquí se
puede ver como las capacidades caloríficas y el coeficiente de joule Thomson son
velocidades relativas entre 2 cuerpos o procesos, y se tendrían miles de
velocidades relativas ya que si se cambia el proceso observado o el observador
darán diferentes velocidades y el último ejemplo se tiene al proceso observado
como iso-térmico, por otro lado el proceso observador es iso-U.
8 C. Elige
su ejemplo de una capacidad calorífica como escalar. Adivinar un proceso
observado como un campo vectorial (derivada). Proceso observador
inventar-adivinar como tensor-mixto. Calcula la velocidad de proceso observado
relativo a proceso observador. Este velocidad presenta en coordenadas tantas
que componente escalar de este velocidad coincide con su capacidad calorífica
cual elegiste al inicio.
NOTAS DE CLASE Y TEXTO DE SAE.
· Tippens Paul, Física Conceptos y Aplicaciones, McGrawHill, Perú, 2011.
· Engel Thomas, Reid Philip, Introducción a la Fisicoquímica: Termodinámica, Pearson Addison Wesley, México, 2007.
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