DRA. MARIA EUGENIA JIMÉNEZ

CALOR: es la energía en tránsito (enmovimiento) entre 2 cuerpos o sistemas,proveniente de la existencia de unadiferencia de temperatura entre ellos.

Unidades de Cantidad de Calor (Q)Las unidades de cantidad de calor (Q) son las

mismas unidades de trabajo (T).La temperatura es una magnitud referida a

las nociones comunes de caliente, tibioo frío que puede ser medida conun termómetro. En física, se define comouna magnitud escalar relacionada conla energía interna de un sistematermodinámico, definida por el principiocero de la termodinámica.

Escalas para medir la temperatura.

Aquí citaremos las que son sin duda las más usadas tanto en la vida común como en las ciencias.

Escala Centígrada (C°): También llamada Escala Celsius. Es muy usada en países de habla hispana. Se mide en grados centígrados o Celsius.

Escala Farenheit (F°): Es más común en países anglosajones.

Escala Kelvin (K): Esta es la más usada en el ámbito científico. En química y física por ejemplo.

Un punto muy importante es la manera de poder pasar o transformar un valor de temperatura que esta en una escala a otra.

Por ejemplo si tenemos que pasar una temperatura que esta en grados centígrados a otra de grados Kelvin solo bastara con sumarle al valor 273. Ejemplo

K = 25°C + 273 = 298K

Si tuviéramos una en grados K le restamos 273 para pasarla a la escala Celsius.

°C = 290K – 273 = 17°C.

Entre las escalas Celsius y Farenheit también hay fórmulas de pasaje:

°C = (°F – 32) . 5/9

Si tenemos una temperatura de 86°F

°C = (86°F – 32) . 5/9 = 30°C

La fórmula para convertir °C a °F sale de despejar °F en la anterior:

F = °C . 9/5 + 32

Convertir 50 grados Centígrados agrados Fahrenheit.

Convertir 400 grados Kelvin a gradosFahrenhit.

Convertir 200 grados Centígrados agrados Kelvin.

Convertir 15 grados Fahrenheit a gradosCentígrados.

Convertir 450 grados Fahrenheit agrados Kelvin.

Convertir 450 grados Kelvin a gradosCentígrados.

La calorimetría mide el calor enuna reacción química o un cambio deestado usando un instrumentollamado calorímetro. Pero también sepuede emplear un modo indirectocalculando el calor que los organismosvivos producen a partir de la producción dedióxido de carbono y de nitrógeno (urea enorganismos terrestres), y del consumo deoxígeno.

Caloría: es la cantidad de calor necesariapara aumentar la temperatura de 1 gramode agua de 14,5 °C a 15,5 °C a la presiónde 1 atmósfera (Presión normal).

Relación entre unidades

1 kg = 9,8 J1 J = 107 erg1 kgm = 9,8.107 erg

1 cal = 4,186 J1 kcal = 1000 cal = 10³ cal1 BTU = 252 cal

Calor específico de un cuerpo: es larazón o cociente entre la capacidadtérmica (C) de un cuerpo y la masa (m)de dicho cuerpo.

Además, en el calor específico se debenotar que es una característica propiade las sustancias que constituye elcuerpo, en tanto que la capacidadtérmica (C) depende de la masa (m) yde la sustancia que constituye elcuerpo.

C...calor específico (en cal/g.°C)

También, debemos notar que el calorespecífico de una sustancia varía con latemperatura, aumentando cuando estáaumenta; pero en nuestro cursoconsideraremos que no varía

El calor específico del agua es la excepcióna está regla, pues disminuye cuando latemperatura aumenta en el intervalo de 0°C a 35 °C y crece cuando la temperaturaes superior a 35 °C.

En nuestro curso consideraremos elcalor específico (c) del agua"constante" en el intervalo de 0 °C a100 °C y es igual a 1 cal / g x °C

C agua = 1 cal/g.°C

C hielo = 0,5 cal/g.°C

C aire = 0,24 cal/g.°C

C aluminio = 0,217 cal/g.°C

C plomo = 0,03 cal/g.°C

C hierro = 0,114 cal/g.°C

C latón = 0,094 cal/g.°C

C mercurio = 0,033 cal/g.°C

C cobre = 0,092 cal/g.°C

C plata = 0,056 cal/g.°C

Ecuación fundamental de la calorimetría

Q... cantidad de calor

m... masa del cuerpo

c... calor específico del cuerpo

Δt... variación de temperatura

Observación: Para que el cuerpoaumente de temperatura; tiene querecibir calor, para eso la temperaturatf debe ser mayor que la temperaturato ; y recibe el nombre de calor recibido.

tf> to → calor recibido (Q > 0)

Para disminuir la temperatura; tiene queceder calor, para eso la temperaturatf debe ser menor que la temperaturato ; y recibe el nombre de calor cedido.

tf< to → calor cedido (Q < 0)

1- Sea 200 g de hierro a la temperatura de 12 °C.Determine su temperatura después de haber cedido500 cal. Siendo: c hierro = 0,11 cal /g °C.

2- Transforme 20 J en calorías.

3- Transforme 40 cal en Joules.

4- Suministrando una energía de 10 J a un bloquede una aleación de aluminio de 5 g; su temperaturavaría de 20 °C a 22 °C. Determine el calor específicode este material.

5- Un recipiente térmicamente aislado contiene 200g de agua, inicialmente a 5 °C. Por medio de unagitador, son suministrados 1,26*104 J a esa masade agua. El calor específico del agua es 1 cal /g °C;el equivalente mecánico de la caloría es de 4,2 J/cal.Considere despreciable la capacidad térmica

6- Se colocan 200 g de hierro a 120 °C en un recipiente conteniendo 500 g de agua a 20 °C. Siendo el calor específico del hierro igual a 0,114 cal /g °C y considerando despreciable el calor absorbido por el recipiente. Determine la temperatura de equilibrio térmico.

7- Se colocan 400 g de cobre a 80 °C en un recipiente conteniendo 600 g de agua a 22 °C. Determine la temperatura de equilibrio térmico sabiendo que el calor específico del cobre es de 0,092 cal /g °C.

8-Un calorímetro de cobre de 80 g contiene 62 g de un líquido a 20 °C. En el calorímetro es colocado un bloque de aluminio de masa 180 g a 40 °C. Sabiendo que la temperatura de equilibrio térmico es de 28 °C, determine el calor específico del líquido.

Considere: c Cu = 0,092 cal /g °C y c Al = 0,217 cal /g °C.

DILATACION

La experiencia muestra que los sólidos se dilatancuando se calientan y se contraen cuando seenfrían. La dilatación y la contracción ocurren entres (3) dimensiones: largo, ancho y alto.

A la variación en las dimensiones de un sólido causadapor calentamiento (se dilata) o enfriamiento (secontrae) se denomina Dilatación térmica.

La dilatación de los sólidos con el aumento de latemperatura ocurre porque aumenta la energíatérmica y esto hace que aumente las vibraciones delos átomos y moléculas que forman el cuerpo,haciendo que pase a posiciones de equilibrio másalejadas que las originales. Este alejamiento mayorde los átomos y de las moléculas del sólido producesu dilatación en todas las direcciones.

Es aquella en la que predomina la variación en una (1) dimensión de un cuerpo, es decir: el largo.

Ejemplo : dilatación en hilos, cabos y barras.

Es aquella en la que predomina la variación en dos (2) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo y el ancho.

Es aquella en la predomina la variación en tres (3) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo, el ancho y el alto

Material α (°C-1)

Hormigón1.2 x 10-5

Acero1.2 x 10-5

Hierro1.2 x 10-5

Plata3.0 x 10-5

Oro1.5 x 10-5

Plomo3.0 x 10-5

Zinc2.6 x 10-5

Aluminio2.4 x 10-5

Latón1.8 x 10-5

Cobre1.7 x 10-5

Vidrio0.7 a 0.9 x 10-5

Cuarzo0.04 x 10-5

Hielo5.1 x 10-5

Diamante0.12 x 10-5

Grafito0.79 x 10-5

El cambio de longitud viene dado por :

L=L0 · (1+ · αT)

Para dilatación lineal

S=S0 · (1+ · σT)

Para dilatación superficial

V=V0 · (1+ · ξT)

Para dilatación volumétrica

1- la longitud de un cable de aluminio es de 30m a 20°C. Sabiendo que el cable es calentadohasta 60 °C y que el coeficiente de dilataciónlineal del aluminio es de 24*10-6 1/°C.

Determine: a) la longitud final del cable y b)la dilatación del cable.

2- Una barra de hierro de 10 cm de longitudestá a 0 °C; sabiendo que el valor de α es de12*10-6 1/°C.Calcular: a) la Lf de la barra y laΔL a 20 °C; y b) la Lf de la barra a -30 °C.

3- la longitud de un cable de acero es de 40 ma 22 °C. Determine su longitud en un día enque la temperatura es de 34 °C,sabiendo que elcoeficiente de dilatación lineal del acero esigual a 11*10-6 1/°C.

4-Un disco de plomo tiene a la temperatura de 20°C; 15 cm de radio. ¿Cuáles serán su radio y suárea a la temperatura de 60 °C?. Sabiendoque: α plomo =0,000029 1/°C.

5-Un hilo de latón tiene 20 m de longitud a 0 °C.Determine su longitud si fuera calentado hastauna temperatura de 80 °R. Se sabe que:α latón =0,000018 1/°C.

6-Una chapa de zinc tiene un área de 6 m² a 16°C. Calcule su área a 36 °C, sabiendo que elcoeficiente de dilatación lineal del zinc es de27*10-6 1/°C.

7-Una chapa de acero tiene un área de 36 m² a30 °C. Calcule su área a 50 °C, sabiendo que elcoeficiente de dilatación superficial del acero esde 22*10-6 1/°C.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN