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Cantidad de calor El significado de calor El significado de calor La cantidad de calor La cantidad de calor Capacidad de calor específico Capacidad de.

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2 Cantidad de calor El significado de calor El significado de calor La cantidad de calor La cantidad de calor Capacidad de calor específico Capacidad de calor específico La medición del calor La medición del calor Cambio de fase Cambio de fase Calor latente Calor latente Calor de combustión Calor de combustión Autor: David L. Heiserman Modificado por Prof. María Lourdes Lezcano Autor: David L. Heiserman Modificado por Prof. María Lourdes Lezcano

3 Temperatura y energía térmica La energía térmica representa la energía interna total de un cuerpo: la suma de sus energías moleculares, potencial y cinética.

4 Temperatura y energía térmica Cuando dos objetos con diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico, se transfiere energía de uno a otro. Se dice que dos objetos están en equilibrio térmico si y sólo si tienen la misma temperatura.

5 Temperatura y energía térmica El calor se define como la transferencia de energía térmica debida a una diferencia de temperatura. El calor solo se da cuando se transfiere energía de un lugar a otro.

6 La cantidad de calor Una caloría (cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1,0 g de agua 1,0 ºC. Una kilocaloría (kcal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1,0 kg de agua 1,0 ºC. Una unidad térmica británica (Btu) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1,0 lb de agua 1,0 ºF 1 kcal = cal

7 Equivalencias de Unidades de calor 1 cal = 3,968 x Btu1 Btu = J 1 J = 0,2389 cal 1 Btu = 252 cal 1 J = 9,478 x Btu 1 Btu = 778 lb.pie 1 kcal = cal caloría dietética = C = 10 3 cal = 1,0 kcal 1 cal = 4,186 J Equivalente mecánico del calor: 1 cal = 4,186 J

8 La capacidad calorífica La capacidad calorífica C es la cantidad de calor necesario para elevar la T de una sustancia 1,0 grado. Unidades: J/°C cal/°CBtu/ºF

9 Calor específico El calor específico c de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para elevar 1,0 grado la temperatura de una unidad de masa: Unidades: J/kg.°C cal/g.°CBtu/lb.ºF Calor específico Calor

10 Calor específico El agua posee el calor específico más alto de todas las sustancias: C agua = J/kg.ºC = 1,0 cal/g Si se agrega Q al sistema Si se quita Q al sistema T aumenta y Q > 0 y T > 0 T disminuye y Q < 0 y T < 0

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12 La conservación de la Energía La dirección de transferencia de energía térmica siempre es de los cuerpos calientes a los fríos: T mayor T menor Principio de equilibrio térmico: siempre que dos o más cuerpos o sustancias se coloquen juntos en un sistema aislado, con el tiempo alcanzarán la misma temperatura.

13 La conservación de la energía Conservación de la energía térmica: El calor que pierde el cuerpo caliente es igual al calor que gana el cuerpo frío:

14 Ejemplo de conservación de la energía Se agrega Q a una sustancia o material hasta cierta To se introduce en un calorímetro con agua hasta alcanzar el equilibrio térmico (T F ). Ocurre un proceso adiabático ( Q = 0) Energía se conserva en el sistema. Despreciando la capacidad calorífica del recipiente: m s = masa de la sustancia c s = calor específico de la sustancia T f = temperatura de equilibrio del sistema T os = Temperatura inicial de la sustancia m a = masa del agua c a = calor específico del agua T oa = Temperatura inicial del agua

15 Ejemplo de conservación de la energía Considerando la capacidad calorífica del recipiente: m cal = masa del calorímetro c cal = calor específico del calorímetro T f = temperatura de equilibrio del sistema T ocal = Temperatura inicial del calorímetro

16 Cambio de fase y Calor Latente El calor latente de fusión L f de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de la fase sólida a la líquida, a su temperatura de fusión. Unidades: J/kgcal/g Btu/lb El calor latente de vaporización L v de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de líquido a vapor, a su temperatura de ebullición. Unidades: J/kgcal/g Btu/lb

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18 L f agua = 80 cal/g = 3,33x10 5 J/kg = 144 Btu/lb L v agua = 540 cal/g = 2,26x10 6 J/kg = 970 Btu/lb Para una sustancia dada: L v >> L f

19 Gráfica de T vs Q para 1,0 g de hielo, inicialmente a –30 ºC, que se convierte en vapor de agua a 120 ºC

20 Calor de combustión El calor de combustión es la cantidad de calor por unidad de volumen o de masa cuando una sustancia se quema completamente.

21 Conceptos clave Calor Calor Caloría Caloría Unidad térmica británica Unidad térmica británica Equivalente mecánico del calor Equivalente mecánico del calor Capacidad calorífica Capacidad calorífica calor específico calor específico Conservación de la energía calorífica Conservación de la energía calorífica Fusión Fusión Punto de fusión Punto de fusión Calor latente de fusión Calor latente de fusión Vaporización Vaporización Punto de ebullición Punto de ebullición Calor latente de vaporización Calor latente de vaporización Condensación Condensación Congelación Congelación Sublimación Sublimación Calor de combustión Calor de combustión

22 Resumen de ecuaciones y Equivalencias 1 Btu = 252 cal = 0,252 kcal 1 Btu = 778 ftlb 1 cal = 4,186 J 1 kcal = J


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