Calor y temperatura

Calor y temperatura gy crnestoyanez ‘IOR6pR 16, 2011 13 pagos CALOR Y TEMPERATURA Ejemplo 1 a) Calcular la cantidad de energía (en julios) que habrá que comunicar a un trozo de 250 g de cobre para elevar su temperatura 15 0 C. b) Si el calor calculado en el apartado anterior lo pierde otro trozo de aluminio de igual masa. Calcular cuánto descenderá su temperatura. Solución: b) Como el alumi negativo: PACE 1 or13 to View nut*ge ramos al calor como Observar como perdiendo el mismo calor la temperatura del aluminio desciende prácticamente la mitad de lo que sube la del obre, debido a que su calor específico es casi el doble.

Ejemplo 2. Determinación del calor específico de un metal. Con el fin de determinar el calor especifico de un metal se calienta un trozo de 100,0 g hasta 86 0C y a continuación se introduce en un calorímetro que contiene 300, 0 g de agua a una temperatura de 21 0C. El agua del calorímetro se agita y tras unos minutos se alcanza el equilibrio entre la pieza metálica y el agua adquiriendo el conjunto una temperatura de 25 0 C. Determinar introduciendo ahora el equivalente en agua del calorímetro: Con lo que el error será ahora: Ejemplo 3. se mezclan 800 g de agua a 20 0 C con 1000 g de agua a 70 0 C.

Calcular cuál será la temperatura final de la mezcla. Uno de los efectos causados por el aumento (o disminución) de la temperatura es el cambio agregación (cambio de estado) de la materia. I Fusión y ebullición I Sustancia IT pus (0C) I Como se ha dicho más arriba cada sustancia tiene (a una presión IT Ebu (0C) I dada) unas temperaturas de fusión y ebullición características que Ipueden servir para su identificación (ver tabla I Agua Ocurre, además, que mientras una sustancia está fundiendo o 10 irviendo su temperatura permanece invariable. 00 I Aluminio 1660 12400 2 3 I Amoniaco 1-78 I Butano 1-138 1-0,5 I Etanol 1-114 178,5 I Hidrógeno 1-259 PAGtYOf 13 1-253 I Hierro 11540 12800 I Mercurio 1-39 1357 I Nitrógeno 1-210 1-196 I Plomo 40F Is 1328 11750 IWolframio 13387 15527 I Zinc 1420 Lvap (kJ/kg) (1 atm) ISustancia Agua Etanol I Alumnio Hierro plomo Lfusión (kJ/kg) 1334 1109 395 1275 123 (1 atm) 2246 1850 s 3 De esta manera si conocemos el calor latente (L) de una sustancia, la cantidad de calor que hay que darle a m kg de ella para que cambie de estado se puede calcular según: Q=rnc

Ejemplo 4. Calcular la cantidad de calor que es necesario comunicar a 500 g de hielo a – 20 0 C para elevar su temperatura hasta 50 0C. Dato: ceo-lie10) = cavg. oc Podemos imaginar el proceso dividido entres fases • Fase 1: Aumento de la temperatura desde – 20 0C hasta O 0C (temperatura de fusión) • Fase 2: Fusión a 0 0C. • Fase 3: Aumento de la temperatura desde 0 0 C hasta 50 0C Fase 1. Cálculo del calor que es necesario comunicar para elevar la temperatura de 500 g de hielo desde — 20 0 C hasta su temperatura de fusión (O O C): Fase 2.

Cálculo del calor necesano para que el hielo funda sin ariar su temperatura (00C) Fase 3. Cálculo del calor necesario para elevar la temperatura del agua desde 0 0C hasta 6 3 que esté a mayor temperatura a otro que esté a menor. Es decir: • No se puede convertir calor en trabajo (energía transferible o utilizable) mediante un proceso a temperatura constante (isotermo) • No es posible transformar íntegramente calor en trabajo, ya que parte del calor se cede al depósito a temperatura más baja y no se aprovecha como trabajo útil.

Las condiciones anteriores (en realidad dos negaclones) regulan la conversión del calor en trabajo y constituyen una de las ormas de enunciar (históricamente fue la primera) lo que se conoce como Segundo Principio de la Termodinámica. Uno de los tres principios o leyes básicas en los que se asienta esta importantísima parte de la Física (Termodinámica) que trata, fundamentalmente, de estudiar la manera en que la energía se transforma de una forma en otra. Debido a esta imposibilidad de transformar la totalidad del calor en trabajo (energía utilizable) se dice que el calor es una energía de «calidad inferior.

De ahí que cuando la energía cinética se transforma en calor se dice que la energía se degrada. ?ntimamente ligado a todo lo dicho está el concepto de reversibilidad o irreversibilidad de un proceso. Un proceso es irreversible si una vez realizado es imposible restltuir al sistema a las condiciones iniciales. De esta manera, cualquier proceso en el que cualquier tipo de energía sea transformada en calor es irreversible, ya que no hay posibilidad de restituir al sistema a las condiciones iniciales. 3 ¿Podríamos convertir el ca ansformarlo en energía condiciones de partida.

Ejemplo 5. Se construye una máquina térmica ideal que opera entre 400 (1) y 300 K. Calcular el rendimiento máximo (ideal) de dicha máquina. Si suponemos que absorbe 100 J de energía a la temperatura superior seríamos capaces de obtener 25 J de energía útil, transferible (trabajo) y 75 J serían cedidos a la temperatura inferior. [PiC] El calor espec(fico es una propiedad característica de las sustancias y es el calor necesario para elevar 1 grado (centígrado o kelvin) la temperatura de 1 g de sustancla. La unidad S. l. de calor específico es: . unque normalmente se mide en: El calor específico de las sustancias, rigurosamente, varía con la temperatura. Esto es, 1 g de agua no absorbe el mismo calor para subir su temperatura 1 0C si la subida es de 20 a 21 0C, que de 99 a 100 0C. No obstante, como la variación es bastante pequeña se considera el calor específico medio entre 00 Cy 100 0C. ¿Cuánto calor es necesario una sustancia para que ambas se igualen. Una vez alcanzado en equilibrio, cesará el flujo de energía. Llamamos calor (Q) a la energía en tránsito que pasa de un cuerpo a otro cuando éstos están a distinta temperatura.

El calor, por tanto, es energía. O dicho más exactamente, energía en tránsito de un cuerpo a otro. Por consiguiente, sus unidades erán las establecidas para la energía 0), aunque a menudo, y por razones históricas, se mida en calorías (cal) o en kilocalorías (1 kcal = 10 3 cal): 1 cal = 4,18 J; 1 J = 0,24 cal para pasar de la escala centígrada a la escala de temperaturas absolutas se puede usar la siguiente expresión: K 273,15+C Así O O C se corresponderán con: O bien 300 K, serán: C -K- 273,15 300 – 273,15 26,85 OC.

El grado centígrado y el de la escala absoluta son iguales. [pic] Termómetro construido por Galileo en 1597. El aire contenido en el bulbo superior aumenta su presión al calentarse y empuja el agua hacia abajo. Si el aire se enfría, disminuye la presión, y el agua asciende. No se tení e la presión atmosférica también influye en que la eua suba o baje. cinética de traslación nula. El cero de la escala absoluta se corresponde con el valor – 273,15 La unidad de medida de temperaturas absolutas es el Kelvin (K) que es la unidad fundamental de temperatura del S. . Un hecho experimental cotidiano es que los objetos pueden estar a distintas temperaturas. Para medir la temperatura usamos los termómetros. pero… ¿qué estamos midiendo cuando determinamos la temperatura de un objeto? Calores específicos medios entre 0 y 100 0C IAluminio I Cobre Zinc ceccaVgoo I 1,000 10,217 10,586 0,095 0,111 10,092 10,031 Un dato interesante surge cuando se calcula el calor específico molar de los metales.

Es decir, el calor necesario para elevar 1 grado la temperatura de 1 mol de metal. Se observa que el valor obtenido es aproximadamente igual a 6 cal/rnol 0C para todos los metales. Como sabemos que cuando tomamos 1 mol de un metal estamos cogiendo el mismo número de átomos metálicos (6,02. 1023), deducimos que se necesita muy aproximadamente la d de energía por átomo metálico. Por tanto, el cal ra elevar la temperatura