cantidad de calor el significado de calor el significado de calor la cantidad de calor la cantidad...
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Cantidad de calorCantidad de calor
El significado de calorEl significado de calor La cantidad de calorLa cantidad de calor Capacidad de calor Capacidad de calor
específicoespecífico La medición del calorLa medición del calor Cambio de faseCambio de fase Calor latenteCalor latente Calor de combustiónCalor de combustión
Autor: David L. Heiserman
Modificado por Prof. María Lourdes Lezcano
Autor: David L. Heiserman
Modificado por Prof. María Lourdes Lezcano
Temperatura y energía térmicaTemperatura y energía térmica
La La energía térmicaenergía térmica representa la representa la energía interna total de un cuerpo: la energía interna total de un cuerpo: la suma de sus energías moleculares, suma de sus energías moleculares, potencial y cinética.potencial y cinética.
Temperatura y energía térmicaTemperatura y energía térmica
Cuando dos objetos con Cuando dos objetos con diferentes diferentes temperaturastemperaturas se ponen en contacto se ponen en contacto térmico, térmico, se transfiere energía se transfiere energía de uno a de uno a otro.otro.
Se dice que dos objetos están en Se dice que dos objetos están en equilibrio equilibrio térmicotérmico si y sólo si tienen la misma si y sólo si tienen la misma temperatura.temperatura.
Temperatura y energía térmicaTemperatura y energía térmica
El El calor calor se define como la se define como la transferencia de energía térmica transferencia de energía térmica debida a una diferencia de debida a una diferencia de temperatura.temperatura.
El calor solo se da cuando se El calor solo se da cuando se transfiere energía de un lugar a otro.transfiere energía de un lugar a otro.
La cantidad de calorLa cantidad de calor
Una Una caloríacaloría (cal) es la cantidad de calor (cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1,0 g necesaria para elevar la temperatura de 1,0 g de agua 1,0 ºC.de agua 1,0 ºC.
Una Una kilocaloríakilocaloría (kcal) es la cantidad de calor (kcal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1,0 kg necesaria para elevar la temperatura de 1,0 kg de agua 1,0 ºC.de agua 1,0 ºC.
Una Una unidad térmica británicaunidad térmica británica (Btu) es la (Btu) es la cantidad de calor necesaria para elevar la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1,0 lb de agua 1,0 ºFtemperatura de 1,0 lb de agua 1,0 ºF
1 kcal = 1 000 cal1 kcal = 1 000 cal
Equivalencias de Unidades de calorEquivalencias de Unidades de calor
1 cal = 3,968 x 101 cal = 3,968 x 10-3-3 Btu Btu 1 Btu = 1 055 J1 Btu = 1 055 J
1 J = 0,2389 cal 1 J = 0,2389 cal 1 Btu = 252 cal1 Btu = 252 cal
1 J = 9,478 x 101 J = 9,478 x 10-4-4 Btu Btu 1 Btu = 778 lb.pie1 Btu = 778 lb.pie
1 kcal = 1 000 cal1 kcal = 1 000 cal
caloría dietética = C = 10caloría dietética = C = 1033 cal = 1,0 kcal cal = 1,0 kcalcaloría dietética = C = 10caloría dietética = C = 1033 cal = 1,0 kcal cal = 1,0 kcal
Equivalente mecánico del calor: 1 cal = 4,186 J1 cal = 4,186 J Equivalente mecánico del calor: 1 cal = 4,186 J1 cal = 4,186 J
La capacidad caloríficaLa capacidad calorífica
La La capacidad caloríficacapacidad calorífica C C eses la cantidad la cantidad de calor necesario para elevar la T de una de calor necesario para elevar la T de una sustancia 1,0 grado.sustancia 1,0 grado.
T
Q
C calorífica capacidadT
Q
C calorífica capacidad
Unidades:Unidades: J/°C cal/°CJ/°C cal/°C Btu/ºFBtu/ºF
Calor específicoCalor específico
El El calor específicocalor específico c c de una sustancia es la de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para elevar cantidad de calor necesaria para elevar 1,0 grado la temperatura de una unidad 1,0 grado la temperatura de una unidad de masa:de masa:
Qcm T
Q
cm T
Unidades: J/kg.°C cal/g.°CUnidades: J/kg.°C cal/g.°C Btu/lb.ºFBtu/lb.ºF
Q mc T Q mc T
Calor específicoCalor
Calor específicoCalor específico
El agua posee el calor específico más alto de todas las sustancias:
Cagua = 4 186 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
La conservación de la EnergíaLa conservación de la Energía
La La dirección de transferenciadirección de transferencia de energía de energía térmica siempre es de los cuerpos calientes térmica siempre es de los cuerpos calientes a los fríos: Ta los fríos: Tmayormayor T Tmenormenor
Principio de equilibrio térmicoPrincipio de equilibrio térmico: siempre : siempre que dos o más cuerpos o sustancias se que dos o más cuerpos o sustancias se coloquen juntos en un sistema aislado, con coloquen juntos en un sistema aislado, con el tiempo alcanzarán la el tiempo alcanzarán la misma misma temperaturatemperatura..
La conservación de la energíaLa conservación de la energía
Conservación de la energía térmica:Conservación de la energía térmica: El El calor que pierdecalor que pierde el cuerpo caliente es el cuerpo caliente es igual al igual al calor que ganacalor que gana el cuerpo frío: el cuerpo frío:
calor cedido c ganado
mc mc
alor
T cedido T ganado
calor cedido c ganado
mc mc
alor
T cedido T ganado
Ejemplo de conservación de la energíaEjemplo de conservación de la energía
º
calor cedido por la sustancia c ganado por el agua
s a
cedido ganado
s s f a a f o
alor
Q Q
m c T T m c T T
º
calor cedido por la sustancia c ganado por el agua
s a
cedido ganado
s s f a a f o
alor
Q Q
m c T T m c T T
Se agrega Q a una sustancia o material hasta cierta To se introduce en un calorímetro con agua hasta alcanzar el equilibrio térmico (TF). Ocurre un proceso adiabático ( Q = 0) Energía se conserva en el sistema.
Despreciando la capacidad calorífica del recipiente:
ms = masa de la sustancia
cs = calor específico de la sustancia
Tf = temperatura de equilibrio del sistema
Tos = Temperatura inicial de la sustancia
ma = masa del agua
ca = calor específico del agua
Toa = Temperatura inicial del agua
Ejemplo de conservación de la energíaEjemplo de conservación de la energía
º
calor cedido por la sustancia c ganado por el agua + calor ganado por el calorimetro
s a cal
cedido ganado
s s f a a f o cal cal f o
alor
Q Q
m c T T m c T T m c T T
º
calor cedido por la sustancia c ganado por el agua + calor ganado por el calorimetro
s a cal
cedido ganado
s s f a a f o cal cal f o
alor
Q Q
m c T T m c T T m c T T
Considerando la capacidad calorífica del recipiente:
mcal= masa del calorímetro
ccal = calor específico del calorímetro
Tf = temperatura de equilibrio del sistema
Tocal = Temperatura inicial del calorímetro
Cambio de fase y Calor LatenteCambio de fase y Calor Latente
El El calor latente de fusióncalor latente de fusión L Lff de una sustancia de una sustancia
es el calor por unidad de masa necesario para es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de la fase sólida a la cambiar la sustancia de la fase sólida a la líquida, a su temperatura de fusión.líquida, a su temperatura de fusión.
Unidades: J/kgUnidades: J/kg cal/gcal/g Btu/lb Btu/lb
Lf Q
mLf
Q
m
El El calor latente de vaporizacióncalor latente de vaporización L Lvv de una de una
sustancia es el calor por unidad de masa sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de necesario para cambiar la sustancia de líquido a vapor, a su temperatura de líquido a vapor, a su temperatura de ebullición.ebullición.
Unidades: J/kgUnidades: J/kg cal/gcal/g Btu/lb Btu/lb
Lv Q
mLv
Q
m
fQ mL fQ mL
vQ mL vQ mL
Lf agua = 80 cal/g = 3,33x105 J/kg = 144 Btu/lb
Lv agua = 540 cal/g = 2,26x106 J/kg = 970 Btu/lb
Para una sustancia dada: Lv >> Lf
Gráfica de T vs Q para 1,0 g de hielo, inicialmente a 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–30 ºC, que se convierte en vapor de agua a 120 ºC
Calor de combustiónCalor de combustión
El El calor de combustióncalor de combustión es la cantidad es la cantidad de calor por unidad de volumen o de de calor por unidad de volumen o de masa cuando una sustancia se quema masa cuando una sustancia se quema completamente.completamente.
Conceptos clave Conceptos clave
• CalorCalor
• CaloríaCaloría
• Unidad térmica británicaUnidad térmica británica
• Equivalente mecánico Equivalente mecánico del calordel calor
• Capacidad caloríficaCapacidad calorífica
• calor específicocalor específico
• Conservación de la energía Conservación de la energía caloríficacalorífica
• FusiónFusión
• Punto de fusiónPunto de fusión
• Calor latente de fusiónCalor latente de fusión
• VaporizaciónVaporización
• Punto de ebulliciónPunto de ebullición
• Calor latente de Calor latente de vaporizaciónvaporización
• CondensaciónCondensación
• CongelaciónCongelación
• SublimaciónSublimación
• Calor de combustiónCalor de combustión
Resumen de ecuacionesResumen de ecuaciones y y EquivEquivalenciasalencias
1 Btu = 252 cal = 0,252 kcal1 Btu = 252 cal = 0,252 kcal
1 Btu = 778 ft•lb1 Btu = 778 ft•lb
1 cal = 4,186 J1 kcal = 4 186 J
1 cal = 4,186 J1 kcal = 4 186 J
calor cedido c ganado
mc mc
alor
T cedido T ganado
calor cedido c ganado
mc mc
alor
T cedido T ganado
LQ
mf LQ
mf Q mLfQ mLf
LQ
mv LQ
mv Q mLvQ mLv