Calor, mezclas y cambios de fase CLASE Nº 24 Calor, mezclas y cambios de fase

OBJETIVOS Al término de la unidad, usted deberá: Establecer el equilibrio térmico de una mezcla. Reconocer las diferentes fases de la materia. Aplicar los conceptos de calor específico y calor latente a problemas. Comprender los fenómenos del roce y el calor.

CALOR CALOR: Es una manifestación de la energía provocada por choques moleculares. De un cuerpo que gana energía por este mecanismo de choques moleculares se dice que absorbe calor; del que pierde energía decimos que desprende calor. Unidades para calor S.I.: (Joule), C.G.S.: (Ergios). Pero suele expresarse en Calorías, donde 1(cal) = 4.18 (joule).

MATERIALES Y CALOR CAPACIDAD CALÓRICA (C): Es la relación entre el calor absorbido o cedido (Q) por un material y la variación de temperatura (T) que éste experimenta. CALOR ESPECÍFICO (c): Es característico de cada material y corresponde a su capacidad calórica por unidad de masa (m).

EJERCICIO Nº 1 La capacidad calórica de un cuerpo de 200 [g] de masa que aumenta su temperatura en 40 [°C] cuando le suministran 4.000 [cal] es: a) 2.000 [cal g/°C] b) 200 [cal/g] c) 100 [cal/°C] d) 83,68 [J/g] e) 0,5 [cal/g°C]

EJERCICIO Nº 2 Si el calor específico del acero es 0,12 [cal/g°C], la cantidad de calor necesaria para que 400[g] de acero pasen de 20 [°C] a 100 [°C] es: A) 3.840 [cal] B) 5.350 [cal] C) 4.520 [cal] D) 4.800 [cal] E) 5.350 [cal]

EQUILIBRIO TÉRMICO Al poner en contacto dos cuerpos de distinta temperatura, se produce una transferencia de energía calórica, desde la de mayor temperatura (cede energía) hacia la de menor temperatura (absorbe energía). Finalmente, se produce el equilibrio térmico, cuando ambos cuerpos se encuentran a igual temperatura.

PRINCIPIO CALORIMÉTRICO DE LAS MEZCLAS Al poner en contacto dos cuerpos a diferente temperatura, se cumple que: Principio de Regnault: El calor cedido por los cuerpos de mayor temperatura es igual al absorbido por los de menor temperatura, hasta alcanzar el equilibrio térmico.

EJERCICIO Nº 3 Al combinar 200 [g] de agua a 20 [°C] con 300 [g] de alcohol (c = 0,66 [cal/g°C]) a 50 [°C], se obtiene una temperatura aproximada de la mezcla de a) 15 [°C] b) 35 [°C] c) 45 [°C] d) 60 [°C] e) 75 [°C]

FASES DE LA MATERIA Condensación Solidificación Sublimación

EJERCICIO Nº 4 Un trozo de naftalina “desaparece” en el interior de un armario. El cambio de fase se denomina a) fusión. b) solidificación. c) vaporización. d) condensación. e) sublimación.

CALOR LATENTE (L) Se denomina calor latente (L) a la cantidad de calor (Q) por unidad de masa (m) que se debe ceder o extraer a una sustancia en su punto crítico, para que cambie totalmente de fase. Unidades para calor Latente S.I.: (Joule/kilogramo), pero suele expresarse en (caloría/gramo)

LEYES DEL CAMBIO DE FASE Durante el cambio de fase la temperatura del elemento permanece constante. A una determinada presión, la temperatura a la que se produce el cambio de fase (punto crítico), tiene un valor bien determinado para cada sustancia. El calor aplicado a un elemento en el punto crítico para cambiar su estado es el mismo que para revertirlo.

ROCE Y CALOR Cada vez que frotamos dos superficies entre sí se produce fricción o roce entre ellos, disipando calor. Esto se debe a que interactúan entre sí los electrones de cada una de las superficies en contacto, produciendo interacciones de tipo electromagnético. La energía así disipada se manifiesta en calor.

EJERCICIO Nº 5 a) 25 (g) b) 50 (g) c) 60 (g) d) 100 (g) e) 200 (g) Un trozo de azufre, de masa 200 (g), se encuentra a una temperatura de 119 (ºC). Si se le suministran 650 (cal), ¿qué masa de azufre se fundirá? (L=13 (cal/g)). El punto de fusión del azufre es 119 (ºC) a) 25 (g) b) 50 (g) c) 60 (g) d) 100 (g) e) 200 (g)

EJERCICIO Nº 6 ¿Qué cantidad de calor se debe suministrar a 100 g de hielo a 0º para que se transformen en agua a 20º C? (Lf = 80 cal/g) a) 2.000 cal b) 8.000 cal c) 10.000 cal d) 12.000 cal e) 20.000 cal

SÍNTESIS DE LA CLASE Calor Cambios de fase Produce Si se agrega calor Cambio de temperatura Equilibrio térmico Hasta lograr Condensación Sublimación Solidificación Ebullición Cambios de fase Si se agrega calor Fusión Si se extrae calor Se puede lograr

¿QUÉ APRENDÍ? A establecer el equilibrio térmico de una mezcla. A reconocer las diferentes fases de la materia. A aplicar los conceptos de calor específico y calor latente a problemas. A comprender el roce y el calor.