Determinacion Experimental Del Calor Especifico

DETERMINACION EXPERIMENTAL DEL CALOR ESPECIFICO (CSS) DEL SUELO

INTRODUCCIÓN

CALOR ESPECIFICO Y CONDUCTIVIDAD TERMICA DEL SUELO Para un determinado nivel de radiación neta, los principales parámetros que definen el comportamiento térmico de un suelo son su calor específico y su conductividad térmica. El calor específico del suelo define la cantidad de calor necesario para que la unidad de masa de un suelo aumente un grado su temperatura en condiciones isobáricas. Los componentes minerales del suelo tienen calores específicos muy semejante, en torno al 1,9 MJ·m-3·ºC-1, que se diferencian claramente de los calores específicos de la materia orgánica (2,47 MJ·m-3·ºC-1) y el agua (4,19MJ·m-3·ºC-1), así el calor específico de un suelo variará notoriamente según su contenido en humedad. Los suelos húmedos se calentarán más lentamente que los secos, pero mantendrán más el calor, reduciendo las variaciones de temperatura en el suelo. Para considerar el reparto de calor a lo largo del suelo, habrá que considerar la conductividad térmica. La conductividad térmica es la cantidad de calor transferida por conductividad molecular (el calor se transfiere de las partes del suelo con mayor temperatura a las partes más frías). La conductividad térmica de las partículas del suelo es mayor que la del agua y mucho mayor que la del aire, en consecuencia dependerá del contenido en humedad, y del grado de empaquetamiento y porosidad. De esta forma los suelos húmedos, en los que hay un desplazamiento del aire por el agua, conducen mejor el calor que los secos, en un suelo humedecido se conduce el calor más rápidamente a capas más profundas.

OBJETIVOS   

Determinar el calor especifico del suelo(Css) Determinar el calor especifico del vaso del calorímetro(Cc) Determinar el calor especifico del suelo (Csh) en humedad a capacidad de campo.

MATERIALES Y MÉTODOS Materiales  

Muestras de suelo para las distintas profundidades de muestreo Agua

Equipos        

Refrigerador para colocar los calorímetros con las muestras. Vasos pírex en cantidad igual al número de profundidades del muestreo Vasos pírex de as de 500ml de capacidad, para calentar el agua Calentador eléctrico Termómetro de termistor calibrado y con cable de aproximadamente a proximadamente 80cm Multímetro Termómetro de mercurio Balanza digital

PROCEDIMIENTO 1- Colocamos 100g de masa de la sustancia con calor especifico Css en un calorímetro de masa Mc y calor especifico Cc, enseguida colocamos el sistema en un ambiente de temperatura Ti hasta que adquiera dicha temperatura. Pasado aproximadamente 12 horas seguimos con el siguiente paso. 2- Calentamos el agua de masa Ml y calor especifico Cl hasta una temperatura Tl(≈30 a 35°C) 3- Llenamos el agua calentado de masa Ms (100ml) al calorímetro ,agitamos y observamos la temperatura de equilibrio Tf (esto sucedió casi al instante) y anotamos 4- Con todas las informaciones disponibles establecimos la ecuación de calor ganado por el calorímetro y calor perdido por el agua de masa Ml. La relación planteada en el paso 4 conduce a la siguiente expresión: Css =

 



 





   



La cual permite determinar el calor especifico Css de las muestras de suelos en consideración, previa determinación del calor especifico Cc del calorímetro.

Determinación del calor especifico del calorímetro Para esto procedimos como en el caso de determinación del calor especifico del suelo Css pero en este caso en el calorímetro no existe muestra de suelo y además su temperatura temperatura inicial inicial debe debe ser aquella correspondiente a la temperatura ambiente medida con termistor adosado a la pared lateral al vaso. Consideramos que Mc=Mr, La expresión para el calor especifico del calorímetro está dada por la siguiente expresión: Cc= -

 



    



Determinación del calor especifico del suelo Csh en humedad de capacidad de campo Para cumplir con este objetivo utilizamos nuestros datos de la práctica de parámetros físicos de humedad y densidad del suelo, luego hicimos uso de la siguiente ecuación: Csh = Cl*u + Css(1-u) (

     



donde: u = humedad del suelo en base a peso (de la capa del suelo ), en este caso en capacidad de campo. Cs =calor especifico del suelo húmedo Css = calor especifico del suelo seco y oscila entre 0.16 a 0.21 cal/g*°C Cl = calor especifico del agua