calor sensible y calor latente

8/2/2019 Calor Sensible y Calor Latente

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CANTIDAD DE CALOR.


2/23

5 0

HIELOSLIDO

0 100 100 120

AGUALQUIDA

VAPORGASEOSO

TRANSICINDE SLIDO A

LQUIDO

DESHIELO

TRANSICINDE LQUIDO A

GAS

EVAPORACIN


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Cuando una sustancia se funde o se evapora absorbe

cierta cantidad de calor llamada calor latente, estetrmino significa oculto, pues existe aunque no se

incremente su temperatura ya que mientras dure lafusin o la evaporacin de la sustancia no se

registrar variacin de la misma.

En tanto el calor sensible es aquel que alsuministrarle a una sustancia eleva su temperatura.


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5 0

HIELOSLIDO

0 100 100 120

AGUALQUIDA

VAPORGASEOSO

TRANSICINDE SLIDO A

LQUIDO

DESHIELO

TRANSICINDE LQUIDO A

GAS

EVAPORACIN

CALORSENSIBLE

CALORSENSIBLE

CALORSENSIBLE

CALORLATENTE

CALOR

LATENTE


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Calor latente de fusin.

Para que un slido pase al estado lquido debeabsorber la energa necesaria a fin de destruir lasuniones entre sus molculas.

Por lo tanto mientras dura la fusin no aumenta latemperatura.

Por ejemplo para fundir el hielo o congelar elagua sin cambio en la temperatura, se requiereun intercambio de 80 caloras por gramo.


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El calor requerido para este cambio en el estadofsico del agua sin que exista variacin en latemperatura, recibe el nombre de calor latente defusin o simplemente calor de fusin del agua.

Esto significa que si sacamos de un congelador cuyatemperatura es de -6 C un pedazo de hielo de

masa igual a 100 gramos y lo ponemos a laintemperie, el calor existente en el ambiente elevarla temperatura del hielo, y al llegar a 0 C y seguirrecibiendo calor se comenzar a fundir.


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A partir de ese momento todo el calor recibido servir

para que la masa de hielo se transforme en agua lquida.

Como requiere de 80 caloras por cada gramo, necesitarrecibir 8000 caloras del ambiente para fundirse

completamente.

Cuando esto suceda, el agua se encontrar an a 0 Cysu temperatura se incrementar slo si se contina

recibiendo calor, hasta igualar su temperatura con elambiente.


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El calor de fusin es una propiedadcaracterstica de cada sustancia, pues segn elmaterial de que est hecho el slido requerircierta cantidad de calor para fundirse.

Por definicin: el calor latente de fusin deuna sustancia es la cantidad de calor que

requiera sta para cambiar 1 gramo de slidoa 1 gramo de lquido sin variar sutemperatura.


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Q = mf

Q = calor suministrado en caloras.

Donde f= calor latente de fusin en

cal/gramo.

m= masa de la sustancia en gramos.


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Como lo contrario de la fusin es la solidificacin ocongelacin, la cantidad de calor requerida por una

sustancia para fundirse, es la misma que cede cuando sesolidifica.

Por lo tanto, con respecto a una sustancia el calor latente

de fusin es igual al calor latente de solidificacin ocongelacin.

En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor

latente de fusin para diferentes sustancias.


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Calor latente de fusin a una atmsfera de

presin.

Sustancia fen cal/gr.

Agua 80

Hierro 6

Cobre 42 Plata 21

Platino 27

Oro 16

Mercurio 2.8

Plomo 5.9


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Resolucin de un problema de calor latente

de fusin.

Calcular la cantidad de calor que se requiere paracambiar 100 gramos de hielo a 15C en agua a0C.

Solucin: para que el hielo eleve su temperatura de 15 C hasta el punto de fusin a 0 C, senecesita una cantidad de calor que se calcula con la

ecuacin

Q = m Ce T.

Q1 = 100 g x 0.50 cal/gC x 15 C = 750

caloras.


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Si ya tenemos el hielo a 0 C; para que el hielo se

funda y se tenga agua a la misma temepratura de

0 C, se aplica la ecuacin Q = mfy el calorlatente de fusin se lee en el cuadro anterior, de

donde:

Q2 = 100 gr x 80 cal/gr = 8000 cal

As, el calor total requerido es:

Q1 + Q2 = 750 cal + 8000 cal = 8750 caloras.


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Calor latente de vaporizacin.

A una presin determinada todo lquidocalentado hierve a una temperatura fija queconstituye su punto de ebullicin.

Este se mantiene constanteindependientemente del calor suministrado al

lquido, pues si se le aplica mayor cantidad decalor, habr mayor desprendimiento deburbujas sin cambio en la temperatura delmismo.


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Cuando se produce la ebullicin se formanabundantes burbujas en el seno del lquido, lascuales suben a la superficie desprendiendo vapor.

Si se contina calentando un lquido en ebullicin, latemperatura ya no sube, esto provoca la disminucinde la cantidad del lquido y aumenta la de vapor.

Al medir la temperatura del lquido en ebullicin y la

del vapor se observa que ambos estados tienen lamisma temperatura, es decir coexisten en equilibriotermodinmico.


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A presin normal ( 1 atm = 760 mm de Hg), el aguaebulle y el vapor se condensa a 100 C, a esta

temperatura se le da el nombre de punto de ebullicindel agua.

Si se desea que el agua pase de lquido a vapor oviceversa sin variar su temperatura, necesita un

intercambio de 540 caloras por cada gramo.

Esta calor necesario para cambiar de estado sin variar detemperatura se llama calor latente de vaporizacin del

agua o simplemente calor de vaporizacin,


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Por definicin el calor latente de vaporizacin de unasustancia es la cantidad de calor que requiere para cambiar 1gramo de lquido en ebullicin a 1 gramo de vapor,manteniendo constante su temperatura.

Q = m v

Q = calor suministrado en caloras

v= calor latente de vaporizacin en cal/g

m= masa de la sustancia en gramos.


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Como lo contrario de la evaporacin es la

condensacin, la cantidad de calor requerida por una

sustancia para evaporarse es igual a la que cede

cuando se condensa, por lo tanto, en ambos el calorlatente de condensacin es igual al calor latente de

vaporizacin para dicha sustancia.

En el cuadro siguiente se dan valores del calor

latente de vaporizacin de algunas sustancias.


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Calor latente de vaporizacin de algunas

sustancias a 1 atm.

Sustancia v en cal/gr

Agua 540

Nitrgeno 48

Helio 6

Aire 51

Mercurio 65

Alcohol etlico 204

Bromo 44


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Resolucin de un problema de calor latente

de vaporizacin.

Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100gramos de hielo a -10 C en vapor a 130C.

Solucin: Para que el hielo eleve su temperatura de -10 C

hasta el punto de fusin a 0 C necesita una cantidad decalor igual a:

Q1 = m CeT = 100 g x 0.50 cal/g C x 10 C = 500 cal.

Para calcular el calor que se requiere para que el hielo sefunda y se tenga agua a 0C, se aplica la ecuacin Q = mf. Q2= 100 g x 80 cal/g = 8000 cal.


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El calor que requiere el agua a fin de elevar sutemperatura de 0 C hasta el punto de ebullicinde 100 C, se calcula con la ecuacin Q = m CeT

Q3 = 100 g x 1 cal/gC x 100 C = 10000 caloras.

En el clculo del calor necesario para vaporizar el

agua a 100 C se utiliza la ecuacin: Q = m v

Q4 = 100 gr x 540 cal/g = 54 000 cal.


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El calor que se necesita para calentar el vapor desde 100 Chasta 130 C, se calcula mediante la ecuacin:

Q = m CeT.

Q5 = 100 gr x 0.48 cal/gC x 30 C = 1440 caloras.

El calor total que se requiere para el cambio de 100 gramos dehielo a 10 C en vapor a 130 C se encuentran sumandotodos los calores.

QT = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5 =

QT = 500 cal + 8000 cal + 10000 cal + 54000 cal + 1440 cal

= 73940 cal.


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Y as es como calculamos

Primero el calor sensiblepara elevar la

temperatura del hielo, Q1:

luego el calor latente de

fusin para convertir elhielo en agua, Q2;

despus el calor sensible

para elevar la

temperatura del aguahasta los 100 grados, Q3

Mas adelante, el calor

latente para convertir el

agua e vapor, Q4

Y finalmente el calor

sensible de vaporizacin

para elevar la temperatura

del vapor, Q5.

Y si sumamos las

Q1 + Q2 + Q3 + Q4 * Q5

Tendremos la cantidad de

calor que se necesita paracambiar el hielo de 5C ,

a vapor en nnuestro caso

a 130 C de temperatura

calor sensible y calor latente

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