TERMOQUIMICA1

El calor es energía que se manifiesta como un gradiente de temperatura, esto
es, siempre fluye espontáneamente desde un cuerpo de mayor temperatura a
otro de temperatura menor.
El flujo de energía en forma de calor termina cuando el gradiente es cero,
esto es, cuando las dos temperaturas son iguales y se dice que el sistema
esta en equilibrio térmico.

Q

T2

T1
T1>T2

Cuando la energíacalorífica se transmite a una sustancia pura, por ejemplo agua,
el calor se puede manifestar como calor sensible. El calor sensible es aquel que
cuando se suministra a la sustancia eleva la temperatura de esta pero la
sustancia no cambia de fase
Qsensible=mC(t2-t1)

Qsensible

t1

t2
t2>t1

Calor latente es aquel se debe suministrar a la sustancia para cambiar de fase.
Cuando se agrega calor a lasustancia y esta cambia de fase, la temperatura no
cambia y se mantiene constante hasta que la fase cambia completamente de una
forma a otra forma diferente.
El calor latente de fusión del agua es la cantidad de calor que se debe suministrar
a la masa de agua para cambiar de fase sólida a fase liquida. A P=1 atm. el calor
latente de fusión del agua es f=80 cal/gr=80 Kcal/Kg o sea que para pasar un Kg
dehielo a 0ºC a agua a 0ºC se deben suministrar 80 Kcal

Qlatente

hielo

agua

0ºC

0ºC

El calor latente de vaporización del agua es la cantidad de calor que se debe
suministrar a la masa de agua para cambiar de fase liquida a la fase de vapor. A
P=1 atm. el calor latente de vaporización del agua es v=540 cal/gr=540 Kcal/Kg o
sea que para pasar un Kg de agua liquida a 0ºC a vapor de agua a 100ºCse
deben suministrar 540 Kcal

Qlatente

agua

vapor

100ºC

100ºC

Si no se permite que el vapor escape y se sigue suministrando calor, la
temperatura nuevamente sube y ya no hay cambio de fase, por lo que todo el
calor que se agrega es calor sensible
Qsensible=mCv(tf-ti)
Cv=calor especifico del agua en forma de vapor

Qsensible

vapor

vapor

100ºC

180ºC

Ejemplo: Que cantidad de calor sedebe suministrar a 2 Kgs de hielo a -10ºC para
elevar su temperatura hasta 45ºC.
Para el agua como hielo Cs=0.45 cal/gr ºC o Kcal/Kg ºC
Para el agua como liquido Cl=1.0 cal/gr ºC o Kcal/Kg ºC
hielo

hielo

-10ºC

0ºC

Qsensible
Q=2 kgs×0.45 Kcal/Kg ºC(0+10)ºC=90 Kcal

Calor latente de fusión: Q=mf=2 Kg×80 Kcal/Kg=160 Kcal

Qlatente

hielo

agua

0ºC

0ºC

Una vez que el hielo se ha fundido elcalor que absorbe el agua es calor sensible
Qsensible=mCl(t2-t1)=2 Kg×1.0 Kcal/KgºC(45-0)ºC=90 Kcal

0ºC

45ºC

Qsensible

La cantidad total de calor a suministrar para pasar el agua desde hielo a -10ºC a
agua a 45ºC es: Q=90+160+90=340 Kcal

Caloría: cantidad de energía en forma de calor que se debe suministrar a un
gramo de agua para elevar su temperatura en 1ºC
Kilocaloría: cantidad de energía enforma de calor que se debe suministrar a un
Kilogramo de agua para elevar su temperatura en 1ºC
BTU: cantidad de energía en forma de calor que se debe suministrar a una libra
de agua para elevar su temperatura en 1ºF

15ºC

16ºC

m=1 Kg
Q=1 Kcal

Temperatura

CAMBIOS DE FASE: Es conveniente representar el proceso de
calentamiento y cambios de fase en diagramas como el que se representa
en esteejemplo.
Ejemplo: Que cantidad de calor se debe suministrar para pasar 4.5 Kgs. de
agua a -5ºC hasta vapor de agua a 120ºC.

120ºC

100ºC

Q4-5
Q3-4

0ºC
-5ºC

Q1-2

Q2-3

Calor

Q5-6

Para el hielo sólido Cs=0.45 cal/grºC
Para el agua liquida Cl=1.0 cal/grºC
Para el vapor Cv=0.5 cal/grºC
f=80 cal/gr
v=540 cal/gr
Nota: cal/grºC=Kcal/kgºC y también cal/gr=Kcal/Kg
Q1-2=calorsensible=mCs(t2-t1)=4.5 Kgrs  0.45 Kcal/KgºC(0+5)ºC=10.125 Kcal.
Q2-3=calor latentef=4.5 Kgs80 Kcal/Kg=360 Kcal.
Q3-4=calor sensible mCl(t4-t3)=4.5 Kg 1.0 Kcal/KgºC(100-0)ºC=450 Kcal.
Q4-5=calor latente v=4.5 Kgs540 Kcal/Kgr=2430 Kcal.
Q5-6=calor sensible = mCv(t6-t5)=4.5 Kgs0.5 Kcal/KgºC(120-100)ºC=45 Kcal.
Qtotal=Q1-2 + Q2-3 + Q3-4 + Q4-5 + Q5-6=3295.125 Kcal

Temperatura

Ejemplo: Que cantidad de calor...