Dilatación y calor

El Calor

Las unidades SI de la energía es el Joule (J) = Kg.m 2 s 2
Uno de los tipos de energía que existe es la energía calórica la cual se define como la energía que se transfiere desde una sustancia aa otra cuando existe una diferencia de temperatura entre ellas y está asociado con el movimiento al azar de las partículas de materia muy pequeñas. La cantidad de energia que un objeto gana opierde se mide al calorías o Joule y el grado de calor de un objeto (temperatura) se mide en grados.
Calor específico.- Una caloría es una unidad para medir la energía calorífica y es igual a la cantidad de calor (o cantidad de energía) que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado. Una caloría equivale a 4,184 J.
Una unidad que se utiliza confrecuencia en ingeniería es la Unidad Térmica Británica (BTU) (1 BTU = 1,05 J). Un BTU es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de una libra de agua en 1 °F .
Una propiedad de la materia es que necesita cierta cantidad de calor para producir un cambio dado de temperatura por unidad de masa. El calor especifico se define por el número de joles necesarios para elever latemperatura de un gramo de la sustancia en un grado centígrado. El calor específico se representa por la letra c. La cantidad de calor absorbida de una sustancia al elevar su temperatura puede calcularse mediante la ecuación:
Q = m.c. T donde Q = cantidad de calor
m = masa
. T= Cambio en la temperatura

Es posible notar que las distintas sustancias responden de distinta forma al calor.
Cuando seañade 1 Kcal de energía calorífica de 1 Kg de agua, la temperatura de ésta cambia 1º C. Esto sólo es cierto para el agua.

Cada sustancia tiene un calor específico distinto y el del agua es 1 Kcal / Kg/ ºC.

Q = m.c. . D T
Q = Peso x Calor específico x Diferencia de temperatura
Ejemplo
Un calor específico de 0,116 Kcal/Kg/ ºC para el acero, esto quiere decir que hay que añadir 0,116 Kcalde energía calorífica a cada kilogramo de acero para incrementar su temperatura 1º C.
Donde Q es igual a la cantidad necesaria
Entonces:
Q = 1.000 Kg/h x 0,116 Kcal/Kg/ºC x 30º C.
Q = 3.480 Kcal/h serán requeridos para calentar el acero antes de la fabricación.
Ejemplo Calcular la cantidad de calor absorbido por 10 g de agua cuando la temperatura aumenta de 20 °C hasta 75 °C . El calorespecífico del agua es de 4,184 J o sea 1 cal/g°C
Solución: Q = m.c. . D T
Q = 10 g x 4,184 J/g°C (75 – 20)°C
Q = 2301 J = 550 cal
Ejemplo Para elevar la temperatura de 50 g de alcohol etílico desde 20,1 °C hasta 27 °C se necesita 200 cal ¿Cuál es su calor específico?
Solución Q = m.c. . D T
Por tanto c = Q / m. . D T c = 200 cal / 50 g * (27 – 20)°C = 0,58 cal/g°C
Temperatura: Es unamedida de la cantidad de calor. Para medir la temperatura se utilizan termómetros Los termómetros modernos funcionan sobre la base de la tendencia de algunos líquidos a expandirse cuándo se calientan. Cuando el fluido dentro del termómetro absorbe calor, se expande, ocupando un volumen mayor y forzando la subida del nivel del fluido dentro del tubo. Cuando el fluido se enfría, se contrae,ocupando un volumen menor y causando la caída del nivel del fluido.
En base a este principio se han establecido dos tipos de escalas termométricas:
• Escalas Relativas: Toman como puntos de origen los puntos de congelación de algunas sustancias conocidas. El cero de sus escalas son arbitrarias. Estas escalas son: Centígrada y Fahrenheit.
• Escala Celsius o Centígrada: Se marca con cero al puntode congelación del agua y con 100 a la temperatura de ebullición, ambos a nivel del mar y a presión de 1 atmósfera. El espacio entre los puntos fijos esta dividido en 100 unidades iguales, correspondiendo cada división a 1 °C . Los espacios por encima de los 100°C y debajo de los 0°C también están divididos en unidades del mismo valor. El cero absoluto, teóricamente la temperatura mas baja...