calor y calorias

 GUÍA DE ESTUDIO 3° MEDIO
CALOR Y CALORÍAS

La unidad común de medida del calor es la Caloría (el Joule es la unidad internacional y equivale a 0,24 cal).


UNA CALORÍA ES LA CANTIDAD DE CALOR NECESARIA PARA ELEVAR LA TEMPERATURA DE 1 GRAMO DE AGUA EN 1 GRADO CELSIUS.




Si la sustancia fuera otra diferente del agua, la cantidad de calornecesaria para el mismo efecto sería distinta. Por esta razón existe una medida de calor específico particular para cada sustancia:

Ce= Q / m·Δt esta variable se mide en (calorías) / (gramo ºC)

Tal como se definió la caloría, para el agua el valor de calor especifico es 1 cal/g ºC

A partir de la fórmula de calor específico, será posible calcular el calor implicado en un cambio de temperatura.Por ejemplo: Al calentar 400 gramos de agua de 10º a 35ºC la cantidad de calor es:

Q= m·Ce·Δt = 400 (g) 1 (cal/g ºC) (35-10) (ºC) = 10000 cal
Algunos datos de calor específico para algunas sustancias:
Sustancia

Calor Específico
Sustancia
Calor Específico
Agua
1
hielo
0,53

alcohol
0,6
plomo

0,03
aluminio
0,226
vidrio

0,2

Comovemos a continuación la misma cantidad de calor produce diferente calentamiento en distintas sustancias.

Calculemos algunos casos

Para poder medir experimentalmente el flujo de calor de las reacciones químicas es necesario disponer de aparatos llamados CALORÍMETROS que están formados por:

un recipiente de paredes aislantes, donde no hay intercambio de calor (ADIABÁTICO).
un fluido quepueda dar o recibir calor (por ejemplo agua).
un termómetro preciso para medir el cambio de temperatura ocurrido.
un recipiente pequeño donde ocurra la reacción estudiada.


El proceso ocurre de la siguiente forma:
En una primera etapa se dispone el sistema a temperatura constante (en equilibrio térmico), luego se realiza la reacción (transferencia de calor) y finalmente se mide elcambio de temperatura producido en el sistema. De este cambio se puede calcular el calor liberado o absorbido.

El proceso se realiza usualmente a presión constante de 1 atmósfera y el calor medido se llama Entalpía de la reacción (ΔH).
En los textos químicos se pueden encontrar diversas tablas que contienen los valores de entalpías de reacción. Estas tablas están ordenadas según el tipo dereacción: de combustión, de hidrogenación, de neutralización, etc.
En todos los casos, al escribir una reacción termoquímica, junto con las fórmulas de cada sustancia debemos indicar su estado físico. No cuesta la misma energía producir agua líquida que agua vapor. En ésta última se incluye dentro del valor de entalpía, la energía usada para evaporar el agua.
Un ejemplo:


Fe2O3(s) + 3 H2(g) →2Fe(s) + 3 H2O(g) ΔH = - 8,46 Kcal/mol

En esta ecuación los subíndices (s) y (g) indican estado sólido y gaseoso respectivamente. La variación de entalpía es negativa y por tanto la reacción es exotérmica (se liberó energía calórica al entorno).
Una reacción química que presenta entalpía positiva es endotérmica.

La misma reacción anterior pero a la inversa tiene el mismo valor numérico deentalpía pero con signo contrario. Si se duplica la cantidad de sustancia, la cantidad de calor también se duplica.

La entalpía es una propiedad termodinámica que no depende del camino por el cual ocurre un proceso, esto es, sólo depende del estado inicial y final de dicho proceso. Ésta última propiedad se ha denominado Ley de Hess y nos permitirá realizar cálculos algebraicos con los valores decalor de reacción (podemos sumar restar, amplificar) con el fin de obtener variaciones de entalpía de procesos que no pueden ser efectuados en el laboratorio.

ENERGÍA DE ENLACE

Hay un segundo método para obtener una entalpía de formación o reacción que consiste en asociar a cada enlace la energía que se libera al formarlo o equivalentemente la energía necesaria para romperlo.
El balance...