UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICA, TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: 3011103 – BALANCES DE MATERIA Y ENERGÌA
T1 = 273 L T2 = 373 K
Cp = 3,27 + 0,42 X 10-3 T
Luego T1
Q = N
T2
T1
CP dT = N
T2
( 3,27 + 0,42 x 10-3 T) dT
373
Q = N(3,27 T + 0,42 x 10-3 T2/2) ]273 Q= 12 3,27 (373 - 273) + (0,42 x 10-3 / 2)( 3732 - 2732)
= 4086,8 cal.
Como se refería anteriormente, para sólidos y líquidos el calor específico, Cp, es constante o tiene variación lineal. En estos casos se emplea el calor específico promedio y la ecuación [34] se transforma en: Q = M Cp ( T2 - T1) [36] De amplísimo uso en balances de energía y en general, en la termodinámica. Si bien, el calor específico puede asumirse, en ciertos casos, constante para cada sustancia, cada una tiene un calor específico propio, de acuerdo a la fase ó estado físico en que se encuentre. Por ejemplo, para el agua: El calor específico del vapor es El calor específico del agua líquida es El calor específico del hielo
0,47 cal/gr oC 1,0 cal/gr oC 0,50 cal/gr oC
Ejemplo 36 En el rango de 0 a 98 oC, el alcohol etílico tiene un calor específico de 0,68 cal/gr o C,. Determine usted la cantidad de calor requerida para calentar un litro de 10 a 48 oC, siendo su peso específico de 0,79. Solución Debe recordarse que en los sistema SI y mks el peso específico tiene un valor numérico igual a la densidad, así que el peso a calentar es Peso p = 0,79 x 1.000 = 790 gramos y teniendo unidades consistentes Calor requerido Q = 790 x 0,68 x ( 48 -10 ) = 20.414 cal. Ejemplo 37 El calor específico promedio Cp de un alimento es 1,18 cal/gr oC. Qué cantidad de calor se requiere extraer para enfriar una cochada de 300 kgs. a 10 oC, si ella se encuentra en ebullición a 118oC Solución Empleando la ecuación (32) Q = M Cp ( T2 -T1) Q = 300 kg x 1000 g / kg x 1,18 cal /g 0C ( 10 -118 ) 0C Q = - 3,82 x 10 7 calorías