CALORIMETRIA 01 (3)

7/23/2019 CALORIMETRIA 01 (3)

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CALORIMETRIA01

Docente: Lic. Egberto Serafn Gutierrez Atoche


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FISICA II

Docente: Lic. EGBERTO SERAFIN GTIERRE! ATOC"EE#cue$a: Ing. in%u#tria$


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FISICA II

Docente: Lic. EGBERTO SERAFIN GTIERRE! ATOC"E

CANTIDAD DE CALOR

Si metemos una cuchara fra en una taza con caf caliente, la cuchara secalienta y el caf se enfra para establecer el equilibrio trmico. La

interaccin que causa estos cambios de temperatura es bsicamente unatransferencia deenergade una sustancia a otra. La transferencia deenerga que se da exclusivamente por una diferencia de temperatura sedenominaflujo de calorotransferencia de calor, en tanto que la energaas transferida se llamacalor.


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Calor y temperaturaCuando un cuerpo recibe calor puede:

Aumentar su temperatura. En este caso, el calorrecibido depender de: Lo que se quiera aumentar T (T)

De la masa a calentar (m)

Del tipo de sustancia (ce= calor especfico)

Cambiar de estado fsico.En este caso latemperatura no vara, y el calor recibidodepender de: De la masa a cambiar de estado (m)

Del tipo de sustancia (Lfo Lv= calor latente de

fusin o vaporizacin)

Ambas cosas.


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Qu fenmeno fsico est ocurriendo aqu?

cuando el calor aumenta la energa cintica delas molculas del agua se produce un efecto de

este llamado CAMBIO DE FASE.


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qu ocurre molecularmente cuandoaumenta la EE!"#A CA$O!#FICA


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CAMBIO DE FASECAMBIO DE FASE

Cuando un cuerpopasa de una fase aotra se llama cambiode fase, y esto slo

sucede cuando loscuerposexperimentan unaganancia o prdida

de calor, siempre auna presin ytemperaturadeterminada.

Slido Gas

Lquido

Fusin

Sublimacin

Condensacin

Solidificacin

Vaporizacin


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Unidades para medir elcalor.

Como ya sealamos, el calor es una formade energa llamada energa calorfica. Por lotanto,las unidades para medir el calorson las mismas del trabajo mecnico y la

energa: a) Sistema Internacional de Unidades:

Joule= Newton x metro.

b) Sistema CGS: Ergio= dina x centmetro = dina.cm.


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Aunque existen las unidades anteriores,an se utilizan unidades como:la calora

y el BTUque a continuacin sedescribirn:

Calora.-es la cantidad de caloraplicado a un gramo de agua para elevarsu temperatura 1C de 14.5 C a 15.5C.

Kilocalora.-Es un mltiplo de lacalora y equivale a: 1 Kcal = 1000 cal.


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El BTUes la unidad para medir el calor en el

Sistema Ingls, y dichas siglas son BritishThermal Unit, que significa, Unidad trmicaBritnica, yes la cantidad de calor aplicadaa una libra de agua (454 gramos) para que

eleve su temperatura un grado Fahrenheitde 63 F a 64 F:

1 Btu = 252 Cal = 0.252 Kcal= 1055J

La equivalencia entre Joules y caloras, esla siguiente:

1 Joule = 0.24 Cal

1 Calora = 4.186 Joules.


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Unidades de Energa


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Capacidad Calorfica

Puesto que la capacidad calorfica de unasustancia es la relacin entre el calorrecibido y su variacin de temperatura; sicalentamos diferentes masas de una mismasustancia, observaremos que su capacidadcalorfica es distinta. Por ejemplo, alcalentar dos trozos de hierro, uno de 2 kg yotro de 10 kg, la relacinQ/T = Cesdiferente entre los dos trozos, aunque setrata de la misma sustancia.


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Calor especfico

Pero si dividimos el valor de la capacidadcalorfica de cada trozo de hierro entre sumasa, encontraremos que la relacin:capacidad calorfica/masa, o bien C/m para

cada trozo es la misma. De donde para unmismo material independientemente de sumasaC/m = constante. A esta relacin sele nombra calor especficoy es unapropiedad caracterstica de la materia.


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Por definicin: el calor especfico Cede una sustancia es igual a lacapacidad calorfica C de dichasustancia entre su masa m:

Ce = C/m,como C = Q/T,Ce = Q/mT

Por, lo tantoQ = m Ce T. En trminos

prcticos,el calor especfico se definecomo la cantidad de calor quenecesita un gramo de una sustanciapara elevar su temperatura un gradoCelsius.


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El calor especifico del agua en funcin de la temperatura.

El valor de Ce varia menos del 1% entre 0 C y 100 C


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CALORES ESPECIFICOS DE LAS SUSTANCIAS A 25C y PRESIONATMOSFERICA (Cal/g C)


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Valores aproximado decalor especifico apresin constante

(J/kg K)


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Problemas

1.- Qu cantidad de calor se debe aplicar auna barra de plata de 12 kg para que elevesu temperatura de 22C a 90C?

Datos Frmula Q = ? Q = m Ce T

m = 12 kg = 12000 gr To = 22C Tf = 90C Ce Ag = 0.056 cal/gCSustitucin y resultado: Q = 12000 x 0.056 cal/gC x (90C-22C) = 45! cal.


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2.- 600 gramos de hierro se encuentran a unatemperatura de 20 C. Cul ser su

temperatura final si le suministran 8000caloras?


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3.- Qu cantidad de calor se necesitasuministrar a 500 gramos de hielo paraque eleve su temperatura de -10C a 0C?.


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Calor Latente Un cuerpo slido puede estar en equilibrio trmico

con un lquido o un gas a cualquier temperatura, oque un lquido y un gas pueden estar en equilibriotrmico entre s, en una amplia gama detemperaturas, ya que se trata de sustanciasdiferentes.

Pero lo que es menos evidente es que dos fases oestados de agregacin, distintas de una mismasustancia, puedan estar en equilibrio trmico entres en circunstancias apropiadas.

Calor Latente de Fusin:Es el calor necesariopara que una sustancia cambie de estado slidoa lquido sin aumentar su temperatura.

Calor Latente de vaporizacin:Es el calornecesario para que una sustancia en estadoliquido pase a gaseoso sin aumentar sutemperatura


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El aire circundante esta a temperatura ambiente,pero esta mezcla de hielo y agua se mantiene a 0Chasta que todo se funde y el cambio de fase es total


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Calor Latente

Fusin

Vaporizaci

n

m

QLF =

m

QLV =


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Algunos calores latentes

Sustancia Punto defusin (C)

Calor latentede fusin

(J/kg)

Punto deebullicin(C)

Calor Latentede

vaporizacin

(J/kg)

Helio

NitrgenoOxgeno

Alcohol etlico

Agua

Azufre

Plomo

Aluminio

Plata

Oro

Cobre

-269.65

-209.97-218.79

-114

0.00

119

327.3

660

960.80

1063.00

1083

5.23x105

2.55x104

1.38x104

1.04x105

3.33x105

3.81x104

2.45x104

3.97x105

8.82x104

6.44x104

1.34x105

-268.93

-195.81-182.97

78

100.00

444.60

1750

2450

2193

2660

1187

2.09x104

2.01x105

2.13x105

8.54x105

2.26x106

3.26x105

8.70x105

1.14x107

2.33x106

1.58x106

5.06x106


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El metal galio, que vemos aqu fundindose en la mano de una

persona es uno de los pocos elementos que se funden cerca de latemperatura ambiente. Su temperatura de fusin es de 29.8 C y sucalor de fusin es de 80400 J/kg


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PROBLEMAS

1.- Calcular la cantidad de calor que serequiere para cambiar 100 gramos dehielo a 15C en agua a 0C.

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2.- Calcular la cantidad de calor que se requiere para

cambiar 100 gramos de hielo a -10 C en vapor a130 C.

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Transferencia de Calorentre cuerpos

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1.- Qu masa de vapor inicialmente a 130C se necesita paracalentar 200 g de agua en un recipiente de vidrio de 100 g de20.0 a 50.0 C?

EJERCICIOS

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PROBLEMAS

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GRACIAS

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