CANTIDAD DE CALOR

CANTIDAD DE CALOR
17 Cantidad de calor17.1 El significado de calor En el pasado se creía que dos sistemas alcanzaban su equilibrio térmico por medio de la transferencia de una sustancia llamada calórico. Rumford acabo con la teoría del calórico basándose en sus experimentos. Por lo cual surgió la idea de que el trabajo mecánico era el responsable de la generación de calor. Y ya después sir James Prescott Joule estableció la equivalencia de calor y trabajo como dos formas de energía.17.2 La cantidad de calorExisten tres antiguas unidades; estas unidades se basaron en la energía térmica requerida para producir un cambio patrón. Son la caloría, la kilocaloría y la unidad térmica británica. Una caloría (cal) es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua en grado Celsius. Una kilocaloría (Kcal) es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado Celsius (1 kcal = 1000 cal).Una unidad térmica británica (Btu) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra patrón (lb) de agua en un grado Fahrenheit.La libra masa se relaciona con el gramo y el kilogramo en la siguiente forma:1 lb = 454g = 0.454 kg17.3 capacidad de calor especificoLa capacidad calorífica de un cuerpo es la relación del calor suministrado respecto al correspondiente incremento de temperatura del cuerpo.El calor especifico de un material es la cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa.La unidad de SI para el calor especifico designada al joule para el calor, al kilogramo para la masa, y al kelvin para la temperatura.Los calores específicos para la mayoría de las sustancias de uso común aparecen en la siguiente tabla:Calores específicosSustancia J/Kg·C° cal/g·C°Btu/lb·F°Acero 480 0.114 Agua 4186 1.00 Alcohol 2500 0.60 Aluminio 920 0.22 Cobre 390 0.093 Hielo 2090 0.5 Hierro 470 0.113 Latón 390 0.094 Mercurio 140 0.033 Oro 130 0.03 Plata 230 0.056 Plomo 130 0.031 Trementina 1800 0.42 Vapor 2000 0.48 Vidrio 840 0.20 Zinc 390 0.092La cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una masa m en un intervalo t, partiendo de la ecuación, esQ = mc ∆tDonde c es el calor especifico de la masa.17.4 La medición del calorEl término calor se a presentado como la energía térmica absorbida ó liberada durante un cambio de temperatura.Si la energía debe conservarse, decimos que el calor perdido por los cuerpos calientes debe ser igual al calor ganado por los cuerpos fríos.Calor perdido = calor ganado Al aplicar esta ecuación general para la conservación de la energía térmica, la cantidad de calor ganado ó perdido por cada objeto se calcula a partir de la ecuaciónQ = mc ∆tEl término ∆t representa el cambio absoluto en la temperatura cuando se aplica a las ganancias ó pérdidas.En un experimento real, la porción del termómetro que queda dentro del calorímetro absorbería aproximadamente la misma cantidad de calor que 0.5 g de agua. Esta cantidad, llamada el equivalente del agua del termómetro, debe sumarse a la masa de agua en un experimento de precisión.17.5 Cambio de fase Cuando una sustancia absorbe una cierta cantidad de calor, la rapidez de sus moléculas aumenta y su temperatura se eleva.El cambio de fase de sólido a líquido se llama fusión, y la temperatura a la cual se produce ese cambio se conoce como el punto de fusión. La cantidad de calor requerido para fundir una unidad de masa de una sustancia en su punto de fusión se llama el calor latente de fusión de esa sustancia.El calor latente de fusión de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de la fase sólida a líquida a su temperatura de fusión.El cambio de fase de un líquido a vapor se llama vaporización, y la temperatura asociada con este cambio se llama punto de ebullición de la sustancia. La cantidad de calor necesaria para evaporar una unidad de masa se llama calor latente de vaporización.El calor latente de vaporización de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de líquido a vapor a su temperatura de ebullición.Calores de fusión y calores de evaporización de diversas sustanciassustanciaPunto de fusión °CCalor de fusiónPunto de ebulliciónCalor de vaporizaciónsustanciaPunto de ebulliciónCuando se extrae un gas, su temperatura cae hasta que alcanza la temperatura a la cual hirvió. Si se sigue extrayendo calor, el vapor retorna a la fase liquida. Este proceso se conoce como condensación. Cuando se extrae calor de un liquido, su temperatura disminuirá hasta que alcance la temperatura a la cual se funde. Si se sigue extrayendo calor, el liquido retorna a su fase sólida. Este proceso se conoce como congelación o solidificación. En las condiciones apropiadas de temperatura y presión, es posible que una sustancia cambie directamente de la fase sólida a la fase gaseosa sin pasar por la fase liquida. Este proceso se conoce como sublimación. La cantidad de calor absorbido por unidad de masa al cambiar de sólido a vapor se llama calor de sublimación. 17.6 Calor de combustión Siempre que una sustancia se quema, libera una cantidad definida de calor. La cantidad de calor por unidad de masa, o por unidad de volumen, cuando la sustancia se quema por completo se llama el calor de combustión. Las unidades de uso común son el Btu por libra masa, el Btu por pie cúbico, las calorías por gramo, y las kilocalorías por metro cúbico.