balance de materia y determinación de calor específico

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  • UNIVERSIDA NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PROFESIONAL INGIENIERIA AGROINDUSTRIAL

    INGINIERIA DE ALIMENTOS 1 Pgina 1

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

    FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

    ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

    INGINIERIA DE ALIMENTOS I

    DOCENTE: Dr. Alejandro Coloma Paxi

    ALUMNA: CODIGO:

    ACERO CHOQUE, BETTY 140735

    SEMESTRE: SEXTO

    FECHA: 15/05/2016

    PUNO PER

    2016

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    BALANCE DE MATERIA Y DETERMINACIN DE CALOR ESPECFICO

    I. INTRODUCCION

    La prctica se desarrolla para poder determinar el calor especfico de la manzana e uva. El calor es energa que se transfiere entre dos sistemas debido a una diferencia de temperaturas. Exceptuando los cambios de estado, siempre que une un cuerpo intercambia calor con su entorno la temperatura del cuerpo varia. La variacin de la temperatura del cuerpo vara. La variacin de la temperatura del cuerpo depende, entre otras cosas, del calor especfico de la sustancia que lo compone. El calor especfico se define como la cantidad de calor necesaria para una unidad de masa de sustancia incremente su temperatura en un grado. Los balances de materia permiten conocer los caudales y las composiciones de todas las corrientes de un sistema. Es un

    proceso en el que el balance de materia informa sobre el estado inicial y final del

    sistema. Los balances se plantean alrededor de un entorno, una determinada regin del

    espacio perfectamente delimitada. El balance de materia est dado por: masa que sale

    menos masa que entra ms masa acumulada es igual a masa que se genera.

    Segn el caso ante el que nos encontremos este balance puede ser modificado,

    desapareciendo algunos de sus miembros. En un sistema en rgimen no estacionario las

    variables fsicas, qumicas, mecnicas y termodinmicas del sistema no permanecen

    constantes con el tiempo. La temperatura es una propiedad que tienen todos los

    cuerpos. Para determinar si estn o no en equilibrio trmico con otros. Los

    instrumentos diseados para medir la temperatura se les conoce con el nombre de

    termmetros. Para elevar la t de un cuerpo se le debe agregar calor y la cantidad de

    calor (Q) requerida es proporcional a la masa del cuerpo y a la elevacin de la

    temperatura.

    La prctica se realiz para determinar el equilibrio de temperatura y la determinacin

    del calor especfico de solidos por lo que se tom los siguientes objetivos: Realizar un balance de energa en un calormetro. Determinar el calor especfico de los alimentos

    II. REVISION BIBLIOGRAFICA

    La medicin de las cantidades de calor intercambiadas, proceso que se conoce como calorimetra, se introdujo en la dcada de 1970. los qumicos de ese tiempo encontraron que cuando un objeto caliente , por ejemplo, un bloque de latn era sumergido en agua el cambio resultante en la temperatura del agua dependa de ambas masas y de la temperatura inicial del bloque .Observaciones ulteriores demostraron que cuando dos bloques similares a la misma temperatura inicial eran sumergidos en baos de agua idnticos, el bloque de masa mayor causaba un cambio mayor en la temperatura; asimismo para dos bloques idnticos a temperatura diferentes, el bloque ms caliente originaba un cambio mayor en la temperatura del agua (GARCA, 2002).

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    Por ltimo, para bloques de la misma masa y temperatura inicial, pero de composicin diferente, en cambio de temperatura era diferente para materiales diferentes.

    Podemos sintetizar estas observaciones describiendo los objetivos en trminos de su capacidad calorfica, que es la cantidad de calor requerida de una misma sustancia para cambiar la temperatura de un objeto en 1C.Las cantidades de calor cedida o absorbida por masas de una misma sustancia son directamente proporcionales a la variacin de la temperatura:

    La capacidad calorfica o simplemente calor especifico, como suele llamarse, es el calor requerido por un material para elevar un grado de temperatura de una unidad de masa. Un material con calor especfico elevado, como el agua, requiere mucho calor para cambiar su temperatura, mientras que un material con un calor especifico bajo, como la plata, requiere poco calor especfico para cambiar su temperatura .La cantidad de calor Q necesaria para calentar un objeto de masa m elevando su temperatura T, est dada por:

    Q= mCeT

    Donde c es el calor especifico del material a partir del cual se ha fabricado el objeto. Si este se enfra, entonces el cambio en la temperatura es negativo, y el calor Q se desprende del objeto. Las unidades del calor especfico son:

    cal/g*C, J/Kg.*C o BTU /lb*F.

    La cantidad de calor transferida o absorbida por el sistema depende de las condiciones en que se ejecuta el proceso

    El calormetro es un recipiente construido de tal forma que impide la conduccin de calor a su travs. En la mayora de los casos suele tener dobles paredes entre las que se ha hecho el vaco o lleva un material aislante trmico, que impide o minimiza la conduccin de calor y por ello conserva muy bien la temperatura de los cuerpos que se encuentran dentro. En su tapadera llevan dos orificios, uno para introducir el termmetro y el otro para el agitador, fue diseado para el estudio de las mediciones en intercambio de calor.

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    2.1.- El calor

    El calor y la temperatura son dos conceptos fsicos que crean mucha confusin. La materia est formada por partculas, tomos o molculas, que poseen energa. Por ejemplo, los gases estn formados de partculas que se mueven a diferentes velocidades y, por tanto, estas partculas tienen energa cintica.

    En los lquidos y los slidos, sus partculas tienen diferentes energas cinticas de vibracin, de rotacin, etc.. y adems existen interacciones entre las partculas, por lo que tambin tienen energa potencial. La medida de todas estas energas (energa interna) nos da idea de su temperatura. Si un cuerpo tiene ms temperatura que otro es porque sus partculas tienen ms energa, siempre pasa calor de los cuerpos que tienen ms temperatura a los que tienen menos temperatura (Fiolhais, 2002).

    2.2.- Calor especfico

    Se llama calor especfico de una sustancia, Ce, al calor que hay que proporcionar a una unidad de masa, 1 kg, para que su temperatura aumente 1 K. Sus unidades son J/kg.K.

    El calor especfico es distinto para cada sustancia; no depende de la masa, pero s del estado fsico en que se encuentre la sustancia (slido, lquido o gas).

    Matemticamente se define como: T.m

    QCe

    ; al despejar se obtiene: Q = m. Ce.

    T

    El calor absorbido o cedido por un cuerpo puede calcularse con la siguiente ecuacin:

    Siendo Q es el calor cedido o absorbido, m la masa, Ce el calor especfico, T la temperatura final y To la temperatura inicial.

    De la frmula se deduce que a la misma temperatura y para masas iguales, la energa desprendida por un cuerpo depende de la sustancia (Fiolhais, 2002).

    2.3.- Calormetros

    El recipiente donde se realizan las experiencias en las que se producen variaciones de calor se llama calormetro. Se trata de un recipiente que contiene el lquido en el que se va a estudiar la variacin del calor y cuyas paredes y tapa deben aislarlo al mximo del exterior (Fiolhais, 2002).

    Q = m . Ce . (T-T0)

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    III. MATERIALES Y METODOLOGIA

    Materiales Calormetro Termmetro Vasos precipitados Cocinilla elctrica Alimentos diferentes en masa y tamao (uva y manzana) Calentadora Cuchillo

    Metodologa Se prepar para esta prctica dos experimentos y el experimento 1 se hizo una mezcla de agua a diferente t y para el experimento 2 se hizo la determinacin de calor especfico. En cuanto a la calibracin de los termmetros se tom 2 termmetros de 16.7C como termmetro 1 y el segundo de 17.7c y se le introdujo en agua para as calibrarlos.

    Para el experimento n1: Mezcla de agua a diferentes temperaturas

    Se determin de la siguiente manera para todos los grupos en el resultante se considera la temperatura de equilibrio realizando una mezcla de agua a diferentes T con 100ml de agua e introducindole agua a T ambiente de 50ml para as poder obtener la T en equilibrio.

    T ambiente (18.2C) T= 50C

    Agua

    50ML

    150ml

    T EQUILIBRIO

    Agua

    100ML

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    Para lo cual se desarrollaron de forma terica para determinar la T en equilibrio con la siguiente formula:

    Q absorbido=Q cedido

    Q caliente = Q frio

    mCeT (caliente)= mCeT (frio)

    Reemplazando los valores:

    (0.1Kg)(1Kcal/KgC)(50C- Te) = (

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