Calor
Páginas: 5 (1012 palabras)
Publicado: 21 de noviembre de 2012
Cantidad de calor
Si metemos una cuchara fría en una taza con café caliente, la cuchara se calienta y el café se enfría para establecer el equilibrio térmico. La interacción que causa estos cambios de temperatura es básicamente una transferencia de energía de una sustancia a otra. La transferencia de energía que se da exclusivamente por una diferencia de temperatura se denomina flujo de caloro transferencia de calor, en tanto que la energía sí transferida se llama calor.
Durante los siglos XVIII y XIX, se fue entendiendo poco a poco la relación entre el calor y las otras formas de energía. Sir James Joule (1818-1889) estudió cómo puede calentarse el agua por agitamiento vigoroso con una rueda de paletas, la cual agrega energía al agua realizando un trabajo sobre ella, Joule observóque el aumento de temperatura es directamente proporcional a la cantidad de trabajo realizado.
Es posible lograr el mismo cambio de temperatura poniendo el agua en contacto con un cuerpo más caliente; por lo tanto, esta interacción también debe implicar un intercambio de energía.
Podemos definir una unidad de cantidad de calor con base en el cambio de temperatura de un material específico.La caloría (abreviada cal) se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5 °C a 15.5 °C. Una unidad correspondiente de calor que usa grados Fahrenheit y unidades inglesas es la unidad térmica británica o Btu.
Una Btu es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra (peso) de agua 1 F°, de 63 °F a 64 °F. Puesto que el calores una transferencia de energía, debe haber una relación definida entre estas unidades y las de energía mecánica que conocemos, como el joule. Experimentos similares en concepto al de Joule han demostrado que
1 cal =4.186 J
1 kcal =1000 cal =4186 J
1 Btu =778 ft · lb = 252 cal = 1055 J
La caloría no es una unidad fundamental del SI. El Comité Internacional de Pesos y Medidas recomiendausar el joule como unidad básica de energía en todas sus formas, incluido el calor.
Calor específico
Usamos el símbolo Q para cantidad de calor. Cuando el calor está asociado a un cambio de temperatura infinitesimal dT, lo llamamos dQ. Se observa que la cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una masa m de cierto material de T1 a T2 es aproximadamente proporcional al cambiode temperatura ΔT =T2 -T1 y ala masa m del material. Juntando todas estas relaciones, tenemos
Q = mc ΔT (calor requerido para cambiar la temperatura de la masa m)
Donde c es una cantidad, diferente para cada material, llamada calor específico del material. Para un cambio infinitesimal de temperatura dT y la cantidad de calor correspondiente dQ,
dQ = mc DT
C = 1 dQ
m dTEn las ecuaciones Q (o dQ) y ΔT (o dT) pueden ser positivos o negativos. Si son positivos, entra calor en el cuerpo y aumenta su temperatura; si son negativos, sale calor del cuerpo y disminuye su temperatura.
El calor específico del agua es aproximadamente
4190 J/kg · K 1 cal/g · Cº 1 Btu/lb · Fº
El calor específico de un material siempre depende un poco de la temperatura inicial delintervalo de temperatura.
Capacidad calorífica molar
La masa molar de cualquier sustancia, denotada con M, es la masa por mol. (A veces se llama a M peso molecular, aunque es preferible masa molar; la cantidad depende de la masa de una molécula, no de su peso.) Por ejemplo, la masa molar del agua es de 18.0 g/mol = 18.0 x 10-3 kg/mol; un mol de agua tiene una masa de 18.0 g = 0.0180 kg .Lamasa total m del material es la masa por mol M multiplicada por el número de moles n:
M = nM
Sustituyendo la masa m de la ecuación por el producto nM, tenemos
Q = nMc ΔT
El producto Mc se denomina capacidad calorífica molar (o calor específico molar) y se denota con C. Con esta notación, reescribimos la ecuación de la siguiente manera:
Q = nC ΔT (calor requerido para cambiar la...
Si metemos una cuchara fría en una taza con café caliente, la cuchara se calienta y el café se enfría para establecer el equilibrio térmico. La interacción que causa estos cambios de temperatura es básicamente una transferencia de energía de una sustancia a otra. La transferencia de energía que se da exclusivamente por una diferencia de temperatura se denomina flujo de caloro transferencia de calor, en tanto que la energía sí transferida se llama calor.
Durante los siglos XVIII y XIX, se fue entendiendo poco a poco la relación entre el calor y las otras formas de energía. Sir James Joule (1818-1889) estudió cómo puede calentarse el agua por agitamiento vigoroso con una rueda de paletas, la cual agrega energía al agua realizando un trabajo sobre ella, Joule observóque el aumento de temperatura es directamente proporcional a la cantidad de trabajo realizado.
Es posible lograr el mismo cambio de temperatura poniendo el agua en contacto con un cuerpo más caliente; por lo tanto, esta interacción también debe implicar un intercambio de energía.
Podemos definir una unidad de cantidad de calor con base en el cambio de temperatura de un material específico.La caloría (abreviada cal) se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5 °C a 15.5 °C. Una unidad correspondiente de calor que usa grados Fahrenheit y unidades inglesas es la unidad térmica británica o Btu.
Una Btu es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra (peso) de agua 1 F°, de 63 °F a 64 °F. Puesto que el calores una transferencia de energía, debe haber una relación definida entre estas unidades y las de energía mecánica que conocemos, como el joule. Experimentos similares en concepto al de Joule han demostrado que
1 cal =4.186 J
1 kcal =1000 cal =4186 J
1 Btu =778 ft · lb = 252 cal = 1055 J
La caloría no es una unidad fundamental del SI. El Comité Internacional de Pesos y Medidas recomiendausar el joule como unidad básica de energía en todas sus formas, incluido el calor.
Calor específico
Usamos el símbolo Q para cantidad de calor. Cuando el calor está asociado a un cambio de temperatura infinitesimal dT, lo llamamos dQ. Se observa que la cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una masa m de cierto material de T1 a T2 es aproximadamente proporcional al cambiode temperatura ΔT =T2 -T1 y ala masa m del material. Juntando todas estas relaciones, tenemos
Q = mc ΔT (calor requerido para cambiar la temperatura de la masa m)
Donde c es una cantidad, diferente para cada material, llamada calor específico del material. Para un cambio infinitesimal de temperatura dT y la cantidad de calor correspondiente dQ,
dQ = mc DT
C = 1 dQ
m dTEn las ecuaciones Q (o dQ) y ΔT (o dT) pueden ser positivos o negativos. Si son positivos, entra calor en el cuerpo y aumenta su temperatura; si son negativos, sale calor del cuerpo y disminuye su temperatura.
El calor específico del agua es aproximadamente
4190 J/kg · K 1 cal/g · Cº 1 Btu/lb · Fº
El calor específico de un material siempre depende un poco de la temperatura inicial delintervalo de temperatura.
Capacidad calorífica molar
La masa molar de cualquier sustancia, denotada con M, es la masa por mol. (A veces se llama a M peso molecular, aunque es preferible masa molar; la cantidad depende de la masa de una molécula, no de su peso.) Por ejemplo, la masa molar del agua es de 18.0 g/mol = 18.0 x 10-3 kg/mol; un mol de agua tiene una masa de 18.0 g = 0.0180 kg .Lamasa total m del material es la masa por mol M multiplicada por el número de moles n:
M = nM
Sustituyendo la masa m de la ecuación por el producto nM, tenemos
Q = nMc ΔT
El producto Mc se denomina capacidad calorífica molar (o calor específico molar) y se denota con C. Con esta notación, reescribimos la ecuación de la siguiente manera:
Q = nC ΔT (calor requerido para cambiar la...
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