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Relación entre calor y elevación de la temperatura
Para elevar en 1 oC la temperatura de un gramo de agua se debe suministrarle una caloría (cal). Sin embargo, este principio no tiene la misma validez para todas las materias, ya que en cada sustancia se requiere una cantidad específica de calor para que la temperatura de un gramo aumente 1 oC.; esta cantidad se denomina calor específico (Ce) yse define así:
Calor específico es la cantidad de calor que se requiere para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de una sustancia.
Medición del calor
El principio en el que se basa la medición del calor es el de la conservación de laenergía. Cuando un cuerpo caliente y uno frío se ponen en contacto, el primero cede energía en forma de calor al segundo hasta que se establece elequilibrio térmico. Por tanto, el calor cedido por el cuerpo caliente es igual al calor ganado por el cuerpo frío:
Calor cedido por el cuerpo caliente = Calor ganado por el cuerpo frío
Para realizar mediciones prácticas de calor, es necesario que el sistema formado por los cuerpos esté aislado térmicamente del exterior. Así, la energía cedida por uno será ganada en su totalidad por el otro.
Enel laboratorio son utilizados instrumentos llamados calorímetros para medir las cantidades de energía en forma de calor transferidas de un cuerpo a otro.
Los calorímetros están equipados con un recipiente aislado, donde se lleva a cabo la transferencia de calor y puede medirse la temperatura a la que se alcanza el equilibrio térmico.
Para calcular el calor específico de una sustancia puedeseguirse un procedimiento llamado "método de mezclas", que consiste precisamente en mezclar o poner en contacto térmico dos cuerpos de masa y temperatura conocidas; por ejemplo: un cuerpo metálico en agua.
Al momento de precisar el calor específico de una sustancia mediante el calorímetro, se debe tomar en cuenta que el calor cedido por el cuerpo caliente es igual al calor que ganan el conjunto decuerpos fríos con los cuales se encuentra en contacto térmico; por ejemplo: el agua, el recipiente interior del calorímetro y el agitador.
Una vez que la mezcla alcanza el equilibrio térmico, es posible afirmar que la energía cedida en forma de calor por el cuerpo de mayor temperatura ha sido ganada por los cuerpos que tenían una temperatura menor.
EL CALOR Y LAS TRANSFORMACIONES DEL ESTADO DE LAMATERIA
La materia puede encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso. En el primero, los átomos de las sustancias están unidos; es decir, muy cerca unos de otros por fuerzas de atracción relativamente intensas. Los átomos de un sólido se encuentran en movimiento vibratorio alrededor de una posición media de equilibrio.
En la mayoría de los sólidos, los átomos forman una determinada redordenada. Se dice que son sólidos cristalinos; por ejemplo: el hielo, la sal común (NaCl), el diamante, el grafito y los metales. Ejemplos de sustancias no cristalinas son: los plásticos y los vidrios comunes.
En el estado líquido, las fuerzas que unen a los átomos y las moléculas de las sustancias son más débiles que en el estado sólido; además, éstos se encuentran alejados unos de otros y vibran conmayor libertad, por lo que se producen pequeñas traslaciones en el interior del líquido.
En el estado gaseoso prácticamente no existen fuerzas de atracción entre átomos y moléculas, por lo que se trasladan con autonomía en todas direcciones.
Un cuerpo puede cambiar de un estado a otro al proporcionarle o extraerle calor. Los diferentes cambios de estado de un cuerpo son:
Fusión: de sólido alíquido.
Vaporización: de líquido a gas.
Condensación: de gas a líquido.
Solidificación: de líquido a sólido.
Sublimación: cambio directo de sólido a gas o de gas a sólido sin pasar por el estado líquido.
Cuando se calienta un cuerpo sólido cristalino, el movimiento vibratorio de los átomos aumenta. Si el cuerpo alcanza cierta temperatura, la agitación térmica puede ser tan intensa que la...