Apunte Resumen Fisica Ii -Calorimetria

Unidad 1: Fundamentos de Termología.

Tema 1.1: Introducción: Termómetros, escalas termométricas y termometría.

Variables macroscópicas de estado: Son aquellas que describen el estado de un cuerpo, como la presión, la temperatura, el volumen, etc. Están íntimamente relacionadas entre sí. Por ejemplo si partimos de un estado inicial de un gas a P0 , V0 y T0, realizamos una seriede operaciones con él, como comprimirlo, calentarlo, dejarlo expansionar, enfriar y volver al estado inicial, a P0 y V0 vemos que su temperatura vuelve a valer T0.

Temperatura: Es una variable macroscópica de estado, puede definirse como el estado térmico de un cuerpo, y nos da una idea de que un cuerpo está más o menos caliente respecto de otro.
Principio cero de la Termodinámica:Se dice que dos sistemas están en equilibrio térmico cuando se encuentran a igual temperatura. Al ponerlos en contacto térmico no debe manifestarse cambio alguno en sus variables de estado.

Principio cero: Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico con un tercer sistema, los dos sistemas se encuentran en equilibrio entre sí.

Escalas de temperatura: Latemperatura es una función monótona de una de las variables de estado de un sistema mientras las otras se mantienen constantes. Por lo tanto, podemos considerar una masa de mercurio dada contenida en un tubo capilar de cristal. Esta, en contacto térmico con otro sistema, se comportará como una varilla a presión constante, por lo que su longitud variará proporcionalmente a la temperatura.
[pic]La pendiente a y la ordenada al origen b pueden determinarse arbitrariamente definiendo la temperatura de dos estados reproducibles de algún sistema patrón.
En principio se tomó como puntos de comparación el punto de congelación del agua a presión atmosférica, dando a su temperatura el valor 0ºC y el punto de vapor del agua a presión atmosférica, dando el valor de 100ºC.
Podemoselegir otro sistema de comparación, gas a volumen cte. La temperatura dependerá de la presión.
[pic]
También pueden calibrarse termómetros utilizando la longitud de una varilla de cobre a presión cte. o el valor de una resistencia eléctrica, etc.

Escalas Celsius (Centígrada), Kelvin (Absoluta), Rankine y Farenheit:
La temperatura en escala Celsius se relaciona con laescala Kelvin o absoluta por:

[pic] (1)
El tamaño del grado centígrado es igual al del grado Kelvin.
Otras dos escalas utilizadas en E.E.U.U. y G. Bretaña son la escala Rankine, definida por:
[pic] (2)
Y la escala Farenheit, que tiene el mismo tamaño que la escala Rankine, pero su cero está desplazado.
[pic] (3)
De las ecuaciones 1, 2 y 3deducimos:
[pic] o [pic]

Tema 1.2: Cantidad de calor y calorimetría. Equivalente mecánico del calor.

Calor: Antiguamente se consideraba al calor como una sustancia fluida invisible y sin peso llamada calórico, que no podía crearse ni destruirse pero sí podía ser transferida de un cuerpo a otro. Luego se llegó a la conclusión de que el calórico podía producirsemediante fricción, por lo que descartó la teoría y se demostró que el calor era proporcional al trabajo realizado por fricción.
Es el calor entonces una forma de energía, intercambiable con las diversas formas de energía mecánica, eléctrica, etc. La aparición o desaparición de un flujo de calor, va acompañada de la desaparición o aparición de otra forma de energía. Así, la cantidad total deenergía se conserva.
Unidades de medida: A pesar de ser el calor una forma de energía medible en Joule, se sigue utilizando la unidad histórica del calor, la caloría, definida como la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5ºC a 15,5ºC.
Aplicándola a 1 Kg. de agua, obtenemos la Kilocaloría [pic]

Capacidad calorífica y calor...