Termodinámica

DEP. DE FÍSICA Y QUÍMICA

TRABAJO, CALOR Y ENERGÍA

CALOR
1. CANTIDADES DE CALOR
Aun cuando no sea posible determinar el contenido total de energía calorífica de un cuerpo, puede
medirse la cantidad que se toma o se cede al ponerlo en contacto con otro a diferente temperatura. Esta
cantidad de ENERGÍA EN TRÁNSITO de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura
esprecisamente lo que se entiende en física por CALOR.
a. La ecuación calorimétrica
La experiencia pone de manifiesto que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es
directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución) de temperatura que experimenta. La
expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica.

Q = c · m · (Tf - Ti) (1)

c a veces se indica Ce

Qrepresenta el calor cedido o absorbido.
m la masa del cuerpo.
Tf y Ti las temperaturas final e inicial respectivamente.

 Q será positivo si la temperatura final es mayor que la inicial (Tf > Ti) y negativo en el caso
contrario (Tf < Ti).
La letra c representa la constante de proporcionalidad correspondiente y su valor es característico
del tipo de sustancia que constituye el cuerpo encuestión.
Dicha constante se denomina calor

específico.
Unidades J/kg.K en S.I. o cal/g °C

El calor específico de una sustancia equivale, por tanto, a una cantidad de calor por unidad de masa y
de temperatura; o en otros términos, es el calor que debe suministrarse a la unidad de masa de una
sustancia dada para elevar su temperatura un grado.
b. Unidades de calor

La ecuacióncalorimétrica sirve para determinar cantidades de calor si se conoce la masa del cuerpo,
su calor específico y la diferencia de temperatura, pero además permite definir la CALORÍA como
unidad de calor.
Si por convenio se toma el agua líquida como sustancia de referencia asignando a su calor específico un
valor unidad, la caloría resulta de hacer uno el resto de las variables que intervienen en dicha ecuación.
Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centígrado (1 ºC) la temperatura
de un gramo de agua.
COLEGIO COOP. ALCÁZAR DE SEGOVIA

CURSO 2011/2012

DEP. DE FÍSICA Y QUÍMICA

TRABAJO, CALOR Y ENERGÍA

Esta definición, que tiene su origen en la época en la que la teoría del calórico (puedes buscar en
internet qué es esto del “calórico”) estaba en plenavigencia, se puede hacer más precisa si se
considera el hecho de que el calor específico del agua varía con la temperatura. En tal caso la elevación
de un grado centígrado a la que hace referencia la anterior definición ha de pr oducirse entre 14,5 y 15,5
ºC a la presión atmosférica. (Esto es sólo una precisión).

NOTA: Una vez identificado el calor como una forma de energía y no como un fluidosingular, la
distinción entre unidades de calor y unidades de energía perdió significado. Así, la unidad de calor en el
SI coincide con la de energía y es el joule (J), habiendo quedado la caloría reducida a una unidad
práctica que se ha mantenido por razones históricas, pero que va siendo progresivamente desplazada
por el joule.
1 Julio = 0,24 calorías

1 caloría = 4,18 JuliosCapacidad calorífica o calor específico de algunas sustancias.
(a presión constante)














Sustancia
Agua
Cuerpo humano
Etanol
Parafina
Hielo
Vapor
Aluminio
Vidrio
Hierro
Cobre
Mercurio
Plomo
Plata

cal/g °C
1.00
0.83
0.55
0.51
0.50
0.46
0.21
0.1- 0.2
0.11
0.093
0.033
0.031
0.056

 A partir de experimentos se ha observado que alsuministrar la misma cantidad de calor a dos
sustancias diferentes, el aumento de temperatura no es el mismo.
 Es evidente que cuanto más alto sea el valor de la capacidad calorífica de una sustancia,
requiere mayor cantidad de calor para elevar su temperatura.

PROBLEMA RESUELTO
Calcular que cantidad de calor hay que entregarle a una masa de 3 kg de agua para calentarla de 20
a 100 ºC. Idem...