Descripcion

Descripción.

Un recipiente aislado térmicamente contiene una cierta cantidad de agua, con un termómetro para medir su temperatura, un eje con unas paletas que se ponen en movimiento por la acción de una pesa, tal como se muestra en la figura.

La versión original del experimento, consta de dos pesas iguales que cuelgan simétricamente del eje.
La pesa, que se mueve con velocidadprácticamente constante, pierde energía potencial. Como consecuencia, el agua agitada por las paletas se clienta debido a la fricción.
Si el bloque de masa M desciende una altura h, la energía potencial disminuye en Mgh, y ésta es la energía que se utiliza para calentar el agua (se desprecian otras pérdidas).
Joule encontró que la disminución de energía potencial es proporcional al incremento de temperaturadel agua. La constante de proporcionalidad (el calor específico de agua) es igual a 4.186 J/(g ºC). Por tanto, 4.186 J de energía mecánica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1º C. Se define la caloría como 4.186 J sin referencia a la sustancia que se está calentando.
1 cal=4.186 J
En la simulación de la experiencia de Joule, se desprecia el equivalente en agua del calorímetro, deltermómetro, del eje y de las paletas, la pérdida de energía por las paredes aislantes del recipiente del calorímetro y otras pérdidas debidas al rozamiento en las poleas, etc.




El Equivalente mecánico del calor
A comienzos del siglo XIX la gente estaba interesada en mejorar la eficiencia de las máquinas de vapor y de los cañones. Un hecho evidente era que después de algunos disparos los cañonesse recalentaban hasta tal punto que se volvían inservibles. Esto llevó a la observación que debía existir una conexión entre las fuerzas mecánicas y químicas involucradas en el disparo y el "calórico" como se llamaba el calor en esa época.

Fue Joule quie estableció la relación precisa entre energía mecánica y calor.equivalente mecanico del calor
El calor es transferencia de energía debido adiferencias de temperatura. En este contexto se introduce la caloría:
Una caloría es el calor que se necesita transferir a un gramo de agua, para cambiar su temperatura de 14.5 a 15.5 grados Celsius
Se tiene además: 1Cal=1000 cal.
Joule utilizando una rueda con paletas conectada a un conjunto de poleas con pesos en sus extremos pudo mostrar una relación precisa entre la energía mecánica de lospesos en las poleas y el aumento de temperatura del agua en el recipiente, debido a la rotación de las paletas. Esto da:
1 cal= 4.186 J








Capacidad calorífica y Calor específico
La capacidad calorífica de una muestra se define como la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de esa muestra en 
Por lo tanto si una cantidad de calor Q produce un cambio  en latemperatura de una sustancia se tiene: 


El calor específico es la capacidad calorífica por unidad de masa 


NOTA: En general c(T), por lo tanto: 


CONVENCION: Q es positivo si fluye calor hacia el sistema. Q es negativo si el sistema cede calor.
El calor especíco depende de las condiciones externas. Para gases el calor específico a presión constante ( ) es diferente del calor específico avolumen constante ( ) . Para líquidos y sólidos no hay gran diderencia entre los dos.
















Calorimetría
Una técnica para medir el calor específico de una sustancia X consiste en calentar una muestra hasta una temperatura conocida  , colocarla en un recipiente con agua de masa conocida  y temperatura menor  , medir la temperatura del sistema después de alcanzado elequilibrio.
Como el trabajo realizado es despreciable, la conservación de la energía implica: 



Note que la convención de los signos implica el signo - en el lado derecho de esta ecuación (El agua absorbe calor).
Sea  la masa de la sustancia X.
Se tiene: 



Esto es: 








Calor Latente
Cuando hay transferencia de calor sin cambio de temperatura (como en una transición de...