Universidad Nacional Intercultural de la Amazonia

FACULTAD : Ingeniería y Ciencias Ambientales

CARRERA : Ingeniería Agro Industrial

TEMA : *Equivalencia entre tipos de Energía

*Calor sensible y latente

CICLO : IV

CURSO : Físico - Químico

ALUMNOS : Edgar Luis Ramírez Saavedra DOCENTE : Percy Gutiérrez Salas

FECHA DE ENTREGA : 25-05-2015

Pucallpa – Perú

2015

OBJETIVO

Demostrar y determinar la equivalencia entre tipos de energía.

Demostrar y determinar conservación de energía.

Demostrar y determinar Calor Sostenible y Calor Latente.

MARCO TEORICO

Conservación de energía

La Energía mecánica total de un sistema es constante cuando actúan

dentro del sistema sólo fuerzas conservativas. Asimismo podemos asociar

una función energía potencial con cada fuerza conservativa. Por otra

parte, energía mecánica se pierde cuando esta presentes fuerzas no

conservativas, como la fricción. La ley de la conservación de la energía

constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la

cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin

interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el

tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de

energía. En resumen, laley de la conservación de la energía afirma que la

energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una

forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en

energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía

puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a

otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

Esta ley es una de las leyes fundamentales de la física y su teoría se trata

de que la energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma

(ello implica que la masa en ciertas condiciones se puede considerar

como una forma de energía. En general, no se tratará aquí el problema

de conservación de masa en energía ya que se incluye la teoría de la

relatividad).La ley de la conservación de la energía constituye el primer

principio de la termodinámica ya firma que la cantidad total de energía

en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema)

permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede

transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la

conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni

destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.

ENERGÍA

Es la Capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia

posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en

relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación

electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por

tanto, de su longitud de onda. Esta energía se comunica a la materia

cuando absorbe radiación y se recibe de la materia cuando emite

radiación. La energía asociada al movimiento se conoce como energía

cinética, mientras que la relacionada con la posición es la energía

potencial. Por ejemplo, un péndulo que oscila tiene una energía potencial

máxima en los extremos de su recorrido; en todas las posiciones

intermedias tiene energía cinética y potencial en proporciones diversas.

La energía se manifiesta en varias formas, entre ellas la energía

mecánica, térmica, química, eléctrica, radiante o atómica. Todas las

formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los

procesos adecuados. En el proceso de transformación puede perderse o

ganarse una forma de energía, pero la suma total permanece constante.

“Transformación y conservación de la energía” se puede presentar en

formas diferentes, es decir, puede estar asociada.

LA ENERGÍA MECÁNICA

De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que

interesan a la mecánica son los asociados a la posición y/o a la

velocidad. Ambas magnitudes definen, en el marco de la dinámica de

Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que éste puede

cambiar porque cambie su posición o porque cambie su velocidad. La

forma de energía asociada a los cambios en el estado mecánico de un

cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía

mecánica.

ENERGIA POTENCIAL

De acuerdo con su definición, la energía mecánica puede presentarse

bajo dos formas diferentes según esté asociada a los cambios de posición

o a los cambios de velocidad. La forma de energía asociada a los cambios

de posición recibe el nombre de energía potencial. La energía potencial

es, por tanto, la energía que posee un cuerpo o sistema en virtud de

suposición o de su configuración (conjunto de posiciones). Así, el estado

mecánico de una piedra que se eleva a una altura dada no es el mismo

que el que tenía a nivel del suelo: ha cambiado su posición. En un muelle

que es tensado, las distancias relativas entre sus espiras aumentan. Su

configuración ha cambiado por efecto del estiramiento. En uno y otro

caso el cuerpo adquiere en el estado final una nueva condición que antes

no poseía: si se les deja en libertad, la piedra es capaz de romper un

vidrio al chocar contra el suelo y el muelle puede poner en movimiento

una bola inicialmente en reposo. En su nuevo estado ambos cuerpos

disponen de una capacidad para producir cambios en otros. Han

adquirido en el proceso correspondiente una cierta cantidad de energía

que puede ser liberada tan pronto como se den las condiciones

adecuadas.

ENERGIA CINETICA

La forma de energía asociada a los cambios de velocidad recibe el

nombre de energía cinética. Un cuerpo en movimiento es capaz de

producir movimiento, esto es, de cambiar la velocidad de otros. La

energía cinética es, por tanto, la energía mecánica que posee un cuerpo

en virtud de su movimiento o velocidad.

CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE

El calor es muy importante para todo ser vivo, ya que de él depende la

supervivencia de las especies, ya que el correcto funcionamiento de

nuestros cuerpos depende en gran medida del grado de calor que posean

nuestros cuerpos y el equilibrio que él nos proporcione; además el calor

permite que el agua pueda evaporarse y regresar a la tierra en forma de

precipitaciones. Existen diferentes tipos de calor, uno de ellos es el calor

latente. El calor latente es la energía que se tiene que comunicar a la

materia para que esta cambie su estado; sin la necesidad de aumentar la

velocidad de movimiento en las partículas, sino que permite el cambio de

estado a través de la modificación de las fuerzas de atracción entre las

partículas que son diferentes de un estado a otro. Este tipo de calor es

también muy importante para la industria, puesto que es utilizado en la

cocinas, en la refrigeración, bombas de calor, etc. Es por todo esto que en

el siguiente trabajo se desarrollan los temas más sobresalientes

relacionados al calor latente.

CALOR LATENTE

Calor latente se define como la cantidad de calor que necesita una

sustancia para pasar del estado sólido a líquido (calor de fusión) o de

líquido a gas (calor de vaporización) sin cambio de temperatura. Latente

en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque, al no notarse un

cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase (a pesar

de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la época

en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada

calórica. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no

cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible. Un

sistema que consiste en formas sólida y líquida de determinada

sustancia, a una presión constante dada, puede estar en equilibrio

térmico, pero únicamente a una temperatura llamada punto de fusión

simbolizado a veces como. A esta temperatura, se necesita cierta

cantidad de calor para poder fundir cierta cantidad del material sólido,

pero sin que haya un cambio significativo en su temperatura. A esta

cantidad de energía se le llama calor de fusión, calor latente de fusión o

entalpía de fusión, y varía según las diferentes sustancias. Se denota por.

El calor de fusión representa la energía necesaria para deshacer la fase

sólida que está estrechamente unida y convertirla en líquido. Para

convertir líquido en sólido se necesita la misma cantidad de energía, por

ello el calor de fusión representa la energía necesaria para cambiar del

estado sólido a líquido, y también para pasar del estado líquido a sólido.

El calor de fusión se mide en cal /g

Por ejemplo en el hielo:

Al suministrarle calor al hielo, va ascendiendo su temperatura (calor

específico) hasta que llega a 0 °C (punto de fusión del hielo), a partir de

entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no

cambia (calor latente) hasta que se haya fundido del todo. Al ser fundido

del todo obtendríamos solamente liquido (agua), entonces la

temperatura nuevamente empezara a aumentar (calor específico) hasta

llegar a 100 °C (punto de evaporización del agua), a partir de entonces,

aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no aumentará

(calor latente) hasta ser evaporizado totalmente; cuando sea

evaporizado totalmente obtendríamos solamente gas (vapor).

CALOR SENSIBLE

Es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su

temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado.

En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor

necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente

proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La

constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico.

El nombre proviene de la oposición a calor latente, que se refiere al calor

"escondido", es decir que se suministra pero no "se nota" el efecto de

aumento de temperatura, ya que por lo general la sustancia a la que se le

aplica aumentará su temperatura en apenas un grado centígrado, como

un cambio de fase de hielo a agua líquida y de ésta a vapor. El calor

sensible sí se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia,

haciendo que se perciba como "más caliente", o por el contrario, si se le

resta calor, la percibimos como "más fría".

Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicarle una

cierta cantidad de calor (energía). La cantidad de calor aplicada en

relación con la diferencia de temperatura que se logre depende del calor

específico del cuerpo, que es distinto para cada sustancia.

El calor sensible se puede calcular en algunos casos simples:

Si el proceso se efectúa a presión constante:

En donde H es la entalpía del sistema, m es la masa del cuerpo,   es

el calor específico a presión constante (definido como la cantidad de

calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad

de masa de un cuerpo a presión constante),   es la temperatura final y   

es la temperatura inicial del cuerpo.

Si el proceso se efectúa a volumen constante:

En donde U representa la energía interna del sistema, n son las moles de

la sustancia y   es el calor específico a volumen constante. Los valores

de calor específico varían también con la temperatura ambiente y el

estado físico de agregación de las sustancias.

PATE EXPERIMENTALMENTE

A.MATERIALES Y REACCTIVOS

-Balanza gramera - H2O

-Hervidor

-Probeta

-Becker

-Cronometro

-Bagueta

Procedimiento experimental:

Equivalencia entre tipos de energía.

Analizamos de cumplir con la norma de seguridad dentro del

laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la

realización de la practica

Se realizó llevar el nivel exacto del hervidor en la balanza gramera

para así obtener le peso exacto

Luego se midió 650ml de H2O y se puso en el Hervidor

Se Pesa el hervidor con el agua (650ml) para así lograr el peso del

agua.

Luego medimos la T° inical(25.7) y pasamos a conectar el hervidor

y controlamos la temperatura final aproximadamente hasta 80°

(controlamos el tiempo con la ayuda de un cronometro )

AE = AU = Q+ W

AE= m x Cv (T2 - T1 ) = Q + W

AE= E (m x Cp x ( T2 - T1 ) = Q + W

Ecuación:

MH x CpH x (T2 – T1) + Mw x Cpw (T2 – T1) = - Q + W

Sabiendo que :

MH = 963.5 g T1 = 25.7 °C

CpH= 0.11kcal / kg°C T2 = 87.3°C

Mw=1583.5 g W=1850 =1.85 kw

CpW=1583.5 g W= w x T

T=tiempo de suministrado eléctrico

Desarrollo:

(963.5)g(0.11cal/g°c)(87.3-25.7)°C+620g(1cal/g°C)(87.3-25.7)°C

=-Qperdido +1.85kw 14319.7 cal/min x (1.8min)

1kw

6528.676cal + 38192 cal + Qperdido = 185 x 14319.7 (1.8)

44720.67 + Q perdido = 47684.6

Q perdido = 2963.93

%Q Perdido = 2963.93 (100) = 6.22 %

47684.6

Calor Sensible y Latente

Realizamos la utilización de un Becker el cual pesamos (269.0g)

Luego pesamos el Becker con el contenido del agua (1414.13g)

Realizamos un ensayo con nueve resultados.

Wele = Q sensible + O latenete + Qperdido

[Wele ] = [mH x CpH (100 – T1 )+ mw x Cpw x ( 100 – T1)+ mEvap + Q perdido

Tiempo cronometro Tiempo Minuto Temperatura °C0 0 26.3

30 0.5 32.160 1 42.390 1.5 52.4

120 2 62.3150 2.5 73.6180 3 82.1210 3.5 92.33.54 3.9 1005.33 5.55 100

CONCLUCION

Discusión

Tabla de datos: El mal uso que se da al equipo influye en nuestros

cálculos del calor específico. La toma correcta de estos datos será

importante para la obtención de resultados con errores mínimos.

Cálculos: Aplicar correctamente las fórmulas y datos fue la clave para

que la práctica tenga éxito. Calculamos el calor específico de una

muestra desconocida, se obtiene valores aproximados lo que se puede

decir que los cálculos fueron los correctos.

Tabla de resultados: Terminando de realizar los cálculos, se procede a

completar la tabla. Comparando el valor teórico con el experimental. Se

puede apreciar la aproximación de los calores específicos.

Observación: La correcta observación de estos experimentos, nos

llevarán a una correcta explicación de estos fenómenos. Resultados:

Como resultados tenemos la explicación de los fenómenos que hemos

observado

Como conclusión es muy favorable expresar que se comprobó el

principio de la conservación de la energía, el cual establece que la

energía total inicial de un sistema es igual a la energía final total del

mismo sistema. Afianzamos los conceptos de calor, temperatura y calor

específico. Determinamos valores que fueron aproximadas a los

resultados esperados.

RESULTADOS

Se logró Demostrar y determinar la equivalencia entre tipos de

energía.

Se logró Demostrar y determinar conservación de energía.

Se logró Demostrar y determinar Calor Sostenible y Calor Latente

BIBLIOGRAFIA

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/trabajo_glosario/

energia_mecanica/energia_mecanica.htm#1 (consulta: 27 de abril

de 2009)

ttp://es.encarta.msn.com/encnet/refpages/RefArticle.aspx?

refid=761578953(consulta: 27 de abril de 2009)

http://es.slideshare.net/jamezrjcv/monografia-calor-latente-

29417440

http://biofisica.javeriana.edu.co/sites/default/files/files/hoja

%20de%20ruta%20calorimetria%281%29.pdf

ANEXO