CALORIMETRIA IV



VI. FENÓMENOS TÉRMICOS


1. CONCEPTO
Es una rama de la Física Molecular que estudia las medidas de la cantidad de calor que intercambian dos o más sustancias que están a diferentes temperaturas.

2. TEMPERATURA
Es una magnitud física escalar que nos mide el grado de agitación molecular de los cuerpos o sustancias.



Mide la traslación o vibración molecularT(°K) = T(°C)+273

3. CALOR
Es una magnitud física escalar que mide la transferencia de energía de un cuerpo a otro debido a la diferencia de la temperatura.

4. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Debido a esta ley en un sistema aislado, la suma de calores perdidos es igual a la suma de calores ganados.












5. CALOR SENSIBLE
Es el calor que gana opierde un cuerpo provocándole solamente aumento ó disminución de temperatura.




o


QS = Cc.T


Cc=m X Ce

m : Masa en gramos
Ce: Calor específico en Cal/gr.°C.
T:Valor absoluto de variación de temperatura en °C.
QS: Calor sensible en calorías
Cc:Capacidad calorífica

6. CALORÍMETRO
Es aquel recipiente protegido ó forrado con materiales aislantes ó impermeable al calor; que es utilizado con el fin de determinar el calor específico de los cuerpos ó sustancias de naturaleza desconocida.














7. CALOR LATENTE ó CALOR DE TRANSFORMACIÓN
Es aquella cantidad de calor necesario y suficiente que se debe entregar o sustraer a una unidad demasa de una sustancia saturada, para que esta pueda cambiar de fase.


Definimos a:

T = 0°C y P = 1atm






















OBS:
1kcal = 1000 cal
1 B.T.U = 252cal = 1,055KJ
B.T.U (Unidad térmica británica)


8. EQUIVALENTE MECÁNICO DEL CALOR
Gracias a las experiencias de Joule se llegó a observar que cuando una cierta cantidad de EM a desaparecido habiéndose medido por eltrabajo, siempre una cantidad de calor “aparecía” lo cual quiere decir que el calor es equivalente al trabajo.











Debido a la fuerza de rozamiento la EM se ha convertido en energía interna (U). El trabajo se transforma de una forma de energía a otra.













PROBLEMAS RESUELTOS

1).- Se quiere aumentar la temperatura de 20gr. de agua inicialmente a 30°C hasta la temperatura de 80°C.¿Cuánto calor se necesitará?. CeH2O = 1 cal/gr °C.

Solución :





20gr
Ce= 1

Para aumentar la temperatura se le debe entregar calor sensible.
Sabemos que :
Q = m . Ce . T

QS = 20 . 1 . ( 80 – 30 ) calorías

 Q = 1000 cal

2).- Si se tiene 10gr. de agua a –10°C y se quiere aumentar su temperatura hasta los 30°C. Cuanto calor será necesario entregarle. CeHielo = 0,5cal/gr °C.
CeH2O = 1cal/gr.°C.

Solución :
Hagamos el siguiente diagrama que nos indica los procesos que sufre el agua hasta la temperatura deseada.







Luego el calor requerido será :
Qtotal = QS1 + QTF + QS2 ................( 1)
Qtotal = 10 x 0,5 x 10 + 80 x10 + 10x1 x320

Qtotal = 50 + 800 + 300 = 1150 cal

3).- En un recipiente térmicamente aislado se mezclan 650gr de agua a 20°C con 25 gr de agua a 80°C. Calculala temperatura final de la mezcla. CeH2O = 1 cal/gr°C.
Solución :
Diagrama lineal :








Por equilibrio térmico, se cumple :

QG = QP

QS1 = QS2
50 x 1 x ( T-20) = 25 x 1 x (80 – T)
2 (T – 20) = 80 – T
2T – 40 = 80 – T
3T = 80 + 40

T = 120/3 = 40°C

4).- En un recipiente térmicamente aislado que contiene 40grde agua a 50°C se agrega un metal de 20gr de masa y a una temperatura de 100°C sabiendo que la temperatura de equilibrio térmico es 70°C. Calcula el calor específico del metal.
Solución :

Diagrama lineal :








Ce = 1
Por equilibrio térmico se cumple :

QG = QP


QS1 = QS2

40 x 1 x (70 –50)= 20 x x (100-70)

2 x 20 = x x 30

4/3 = x

 Ce = x =...