Calor

Calor

Definición de caloría. Cantidad de
calor. Cambios de fase. Equivalente
mecánico. Transmisión del calor

No es fácil sentir demasiada
simpatía por Benjamín
Thompson, una de esas personas
astutas cuya primera y única
preocupación son ellas mismas...
Isaac Asimov
http://www.librosmaravillosos.com/grandesideasdelaciencia/capit
ulo09.html

Benjamin Thompson, Conde Rumford(1753-1814): postulaen
1798 al calor como forma de transmisión de energía (dicho en
términos modernos)

Construyó un cilindro de bronce que pudiera ajustarse a un taladro
de acero filoso. Este taladro se forzaba en contra de la parte
inferior del cilindro, y a éste se le hacía girar sobre su eje por
medio de una máquina taladradora operada con caballos. Todo el
cilindro y el taladro se puso dentro de una cajahermética llena
con agua inicialmente a una temperatura normal (18º C) y la
máquina en movimiento. El cilindro giraba a 32 vueltas por
minuto.
"Al cabo de una hora encontré....que su temperatura había
aumentado no menos de 9º C ....a las dos horas y media ¡el agua
hervía! Sería difícil describir la sorpresa y aturdimiento reflejado en
el semblante de los espectadores al ver una cantidad de agua fría,calentarse y hervir, sin nunca haber encendido un fuego."

Rumford concluyó que la fuente generada por
la fricción es inagotable y señaló que
cualquier cosa que uno o varios cuerpos
puedan generar sin límite alguno no puede ser
una sustancia material.

Calor: energía que fluye a través de la frontera de un sistema
durante un cambio de estado, en virtud de una diferencia de
temperatura entre elsistema y su entorno, que fluye de un
punto de mayor temperatura a otro de menor temperatura.

El calor es una cantidad algebraica, positiva si una masa de agua
en el entorno se enfría, negativa si una masa de agua en el
entorno se calienta.
Es una transferencia de energía en el que intervienen gran
número de partículas. Se produce debido a los choques entre las
moléculas del sistema y el exterior almismo y siempre que no
pueda expresarse macroscópicamente como producto de fuerza
por desplazamiento

Definición cuantitativa de la cantidad de calor:
Si la temperatura de un sistema consistente en un
gramo de agua destilada aumenta de 14.5 C a 15.5 C,
a una atmósfera de presión, el sistema ha absorbido
una caloría de calor.(Nicolás Clément ,1824)

En las ciencias naturales y la medicina seutiliza como
unidad de contenido energético de los alimentos:

1 Cal = 1 kcal = 1000 cal

Capacidad calorífica de un cuerpo

Cociente entre la cantidad de calor absorbida por un
cuerpo y su incremento de temperatura T:

Q
C
T

Calor específico
Capacidad calorífica por unidad de masa:

Q
c
mT

cal
c 
gC

Si c es constante en un rango amplio de temperaturas:

Q  mcT

calores específicosSustancia

Cal /g ºC

Aluminio

0,212

Cobre

0,093

Hierro

0,113

Mercurio

0,033

Plata

0,060

Latón

0,094

Agua de mar

0,945

Vidrio

0,199

Arena

0,20

Hielo

0,55

Agua

1,00

Alcohol

0,58

Lana de vidrio

0,00009

Aire

0,0000053

Calor específico del
agua en el rango
0 C-100C

Si el calor específico depende del
intervalo de temperaturas considerado

dQ
c
mdT

Tf

Q  m  c(T )dT
TiCalor específico molar
Capacidad calorífica por mol de una sustancia dada

cm  Mc
Ley de Dulong y Petit
Los calores específicos molares son aproximadamente
constantes para todos los sólidos (excepto cuando
T0K)

Cv  24.94 J / mol

Sistemas a igual temperatura

Energía cinética de traslación

Gas
monoatómico

Gas
molecular

Energía cinética de rotación y/o vibración
Energía potencial
Líquido osólido

Energía interna

Agua

Cobre

DETERMINACIÓN
EXPERIMENTAL DEL
CALOR ESPECÍFICO
DE UNA SUBSTANCIA
MEDIANTE
CALORÍMETROS.

Calorímetro de mezclas (IDEAL)

QH 2O  Qsubs  0
M H 2O cH 2O Te  T0   M subs csubs Te  T   0

Calorímetro de mezclas(Real)

Recipiente adiabático
con agua a la
temperatura T0

Determinación del equivalente en agua del calorímetro

Se disponen M gramos
de...