CALORIMETRIA

calorEs una de las formas

en que se manifiesta la energía.

El calor se debe a la energía cinética de las moléculas de los cuerpos (al entrar en contacto).

El calor fluye desde el cuerpo más caliente hasta el cuerpo más frío:

Principales efectos del calor son:

Aumentar la temperatura de los cuerpos.

Dilatar los cuerposCambio de estado.Cambio de color.

Propagación del calorLas formas de propagación del calor son tres:ConducciónConvecciónRadiación (proceso radiativo)

ConducciónEste término se aplica a la propagación del

calor de un lugar a otro sin un movimiento real de la sustancia ( no hay movimiento de masa solo de las moléculas del material).

Ejemplo:

Una varilla en contacto con una fuente de calor

Un recipiente en contacto con un fogón de una estufa

convecciónEste término se aplica a la propagación

del calor de un lugar a otro con un movimiento real de la sustancia (movimiento de masa).

Ejemplo: Estufa de aire calienteAgua al calentarse

Radiación.Si colocamos la mano cerca de una

fuente de calor sin tocarla, se percibe un flujo de calor que no proviene de convección ni de contacto.

El término radiación se refiere a la emisión continua de energía desde todos los cuerpos. Esta se denomina energía radiante y se propaga en forma de ondas electromagnéticas.

Transferencia de calor

DilataciónAumento o reducción de las dimensiones de

los cuerpos debido a la transmisión de calor (cambio de temperatura ).

Encontramos tres tipos de dilataciones:

LinealSuperficialvolumétrica

LINEAL

TLL

AUMENTO EN UNA SOLA DIMESIÓN

SUPERFICIAL

TSS

AUMENTO EN DOS DIMESIÓN

VOLUMETRICA

TVV

AUMENTO EN TRES DIMESIÓN

Calor como medida• Energía que se transfiere de un objeto a otro debido a una

diferencia de temperatura.

cmC

Capacidad Calorífica

Calor específico

TcmTCQ ·

C = [J/ºK] 1cal=4,184 JUna caloría es el calor necesario para elevar la temperatura de 1g de agua 1ºC

Más adelante veremos cualidades del calor

Cambios de fase

Cambio de fase y calor latenteCalor de fusión : Calor necesario para fundir una sustancia sin modificar su temperatura.

fLmQ

Calor de evaporación : Calor necesario para vaporizar una sustancia sin modificar su temperatura.

eLmQ

Calor. Convenio de signos

Sistema Q<0Q>0

Calor absorbidopor el sistema

Calor cedidopor el sistema

Experimento para medir el calor: Calorímetro

inicialfinal ttT ºº

Ecuación de equilibrio:

Calor perdido por un cuerpo = Calor ganado por el otro

Valido con:

CEDADS QQ

Supongamos que se introduce un cuerpo con temperaturat mayor que la que existe en el calorímetro.

)( 1111 ttcmQ f Calor desprendido por el cuerpo

Calor absorbido por el agua

)( 2222 ttcmQ f

Calor absorbido por el calorímetro )( 3333 ttcmQ f

)( 321 QQQ

3. TrabajoEjemplo: gas expansionado contra un

pistón móvil

dW = F dx = PA dx = P dV

El trabajo depende del camino

dVPW

w = F x d

= (P x A) x h

= PV

w = -PextV

Trabajo. Convenio de signos

Sistema W>0W<0

Trabajo realizadosobre el sistema

Trabajo realizadopor el sistema

Energía interna, U:

Energía total (cinética y potencial) del sistema.

• Energía cinética traslacional.

• Rotación molecular.

• Energía vibracional.

• Atracciones intermoleculares.

• Enlaces químicos.

• Electrones.

Primer principio de la Termodinámica

WUQ

WUQ

• El calor añadido a un sistema es igual a la variación de energía interna del mismo más el trabajo realizado por el sistema

Cuando hay variaciones

Procesos Reversibles

V

1P

2

Pext < Pint

Pext

Pint

Pext

Pint

Pext = Pint

Reversible

Proceso isóbarico

p

VV1 V2

)( 12 VVpW

Isóbara P=cte

WUQ

Proceso isócoro

p

V

P1

P2

UQ

0W

• V=cte

Proceso isotermo (Gas ideal)p

VV1V2

0U

WQ

• T =cte

Proceso Adiabático (Gas ideal)

p

VV1V2

0Q

UW

.uff, uff

W=F x

Trabajo realizado por el hombre

Fuerza aplicada

Distancia que se desplaza el objeto

Fue

rza

distanciaX1 X2

2

1

X

XW Fdx

Trabajo=área

[N.m=J]

Il segundo principio de la termodinámicaMientras la transformación del trabajo en calor es siempre posible, el processo inverso es posibile solo si tenemos el cuidado de respetar algunas condiciones. Se tiene dos formas de enunciarla: principio de Kelvin y de Clausius.

T2

máquinatérmica

T1<T2

W=Q2-Q1

Q2

Q1

Es imposible realizar una trasformación donde el unico resultado sea convertir en trabajo todo el

calor absorvido por una una sola fuente.

Es imposible realizar una trasformación en que el unico resultado sea que de la transferencia de

calor de un cuerpo a otro de una temperatura mayor o igual a la del primero.

teorema de CarnotEl calor puede realizar trabajo sólo cuando pasa de un cuerpo caliente a uno frio

T2

máquinatérmica

T1<T2

w=Q2-Q1

Q2

Q1

Carnotreal

2

1

Carnot

2

1

2

Q

W

LEYES DE LA TERMODINAMICAPROCESOS TERMODINAMICOS