absorción y cesión de calor

Absorción y cesión de calor | Fuente bibliográfica: Gran Enciclopedia Interactiva
Absorción y cesión de calor
Concepto de caloría
Equilibrio térmico
Calorímetros
Equivalente mecánico del calor
Calores de cambios de estado
 
Cuando un cuerpo que está a una determinada temperatura se halla en contacto (no hace falta que sea contacto físico directo) con otro cuerpo que está a otratemperatura se produce una transferencia de calor del más caliente al más frío.
La cantidad de calor que un cuerpo puede absorber o ceder a otro u otros depende de tres factores: la masa del cuerpo, la diferencia de temperatura entre ese cuerpo y los demás cuerpos con que está en contacto y la naturaleza del cuerpo en cuestión.
Cuando un cuerpo de masa m se calienta o se enfría, pasando de unatemperatura t 1 a otra t 2, la cantidad de calor que absorbe o cede es:
Q = c.m.(t2 - t1)
El coeficiente de proporcionalidad, c, que aparece en esta igualdad se denomina calor específico, y su valor depende de la naturaleza de la sustancia. Así, por ejemplo, un litro de agua y un litro de aceite no alcanzan la misma temperatura final cuando se les suministra la misma cantidad de calor.
De acuerdocon la expresión que hemos escrito, el calor específico de una sustancia puede definirse como la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de una masa unitaria de esa sustancia.
En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico debe expresarse en J·kg-1·K-1, pero en la práctica es frecuente expresarlo en cal·g-1·°C-1.
Para los gases es muy importante distinguirentre el calor específico a presión constante (c P) y el calor específico a volumen constante (c V). Estas dos constantes son distintas, aunque existe, si se acepta un hipotético comportamiento ideal del gas, una relación aproximada entre sus valores.
Concepto de caloría
La caloría (símbolo, cal) se definió como la cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de agua para que sutemperatura se eleve un grado centígrado (más concretamente, se eleve de 14,5 °C a 15,5 °C, ya que el calor específico varía algo con la temperatura). De acuerdo con esta definición, si medimos el calor en calorías, el calor específico del agua (a 14,5 °C) será la unidad. Como veremos, hoy la definición "oficial" de caloría ha cambiado formalmente.
A menudo se utiliza asimismo un múltiplo de esta unidad:la kilocaloria (símbolo, kcal), equivalente a mil calorías.
Equilibrio térmico
El calor fluye siempre del cuerpo que se encuentra a mayor temperatura al que se encuentra a menor temperatura, por lo tanto, un cuerpo que se halle en contacto (no hace falta que sea contacto físico directo) con otro más frío cederá calor a éste hasta que ambos estén a la misma temperatura.
El proceso se da engeneral entre todos los cuerpos presentes en un determinado espacio, ya que inicialmente todos ellos están a distinta temperatura y, por lo tanto, los más calientes ceden calor y los más fríos lo absorben. Al final, si no se introducen cambios desde el exterior, todos los cuerpos presentes en ese espacio tendrán la misma temperatura, es decir, se habrá alcanzado el equilibrio térmico.
Si nos limitamosal caso de dos cuerpos, uno de los cuales cede calor al otro, es fácil analizar matemáticamente el intercambio. Suponemos un cuerpo de masa m 1 y calor específico c 1 que se encuentra a una temperatura t 1 y se pone en contacto con un cuerpo de masa m 2 y calor específico c 2 que está a una temperatura t 2, que, para fijar ideas, suponemos menor que t 1. Nos planteamos hallar la temperatura finalt a que se hallarán ambos cuerpos.
Igualamos el calor cedido por el cuerpo inicialmente más caliente con el calor absorbido por el cuerpo inicialmente más frío:
c1 .m1 .(t1 - t) = c2 .m2 .(t - t2)
Y resolviendo se llega a:


Calorímetros
Para determinar el calor específico de una sustancia debe usarse un calorímetro. Los calorímetros son aparatos que permiten medir la cantidad de calor...