FÍSICO - QUÍMICA: 2do año

FÍSICO - QUÍMICA: 2do año
TEÓRICO 2: EL CALOR Y ENERGÍA.
La idea de que el calor está relacionado con la energía fue investigada por varios científicos en el
siglo XIX, particularmente por un cervecero inglés James P. Joule (1818 – 1889), este efectuó
vatios experimentos que fueron cruciales para establecer nuestra concepción actual de que el
calor, como el trabajo, representa una transferencia de energía y además determinó que una
cantidad dada de trabajo hecho es siempre equivalente a una cantidad de particular de calor de
entrada. Cuantitativamente se encontró que 4.186 joules (J) de trabajo son equivalentes a 1
caloría (cal) de calor. Esto se conoce como el equivalente mecánico del calor:
Por estos experimentos y otros, los científicos interpretaron que el calor es la energía transferida
debido a una
, es decir, cuando fluye calor de un objeto caliente a otro más frío, es energía lo
que se está transfiriendo del objeto caliente al frío. Así entonces, el calor es energía que se está
transfiriendo de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura.
La cantidad de calor se define de acuerdo al calor necesario para producir algún cambio en alguna
sustancia elegida como patrón (el agua). Se demuestra que la cantidad de calor de un cuerpo es
función de la masa del cuerpo y de su temperatura, o lo que es lo mismo, del número de
moléculas que lo componen y de su nivel de intensidad térmica o velocidad molecular.
Para determinar la cantidad de calor se ha establecido un valor característico, que depende de las
particularidades de cada cuerpo, que se denomina calor específico. Se define como calor
específico a la cantidad de calor necesario para elevar en 1
la temperatura de la unidad de
masa de una sustancia.
El calor específico, si bien depende de la temperatura en forma muy leve, puede suponerse
constante para cada sustancia en particular, a los fines de su aplicación práctica. Como unidad se
usa el agua a presión atmosférica normal, considerándose una temperatura normal de 15
que
está dentro del entorno de las aplicaciones prácticas.
De esa manera, el calor específico igual a 1, sería la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de 1
de agua en 1
(14,5 a 15,5) a presión atmosférica normal. A esta cantidad
de calor se la denomina (kcal) kilocaloría, y sería entonces la unidad de cantidad de calor.
Para ello, la unidad de calor específico valdrá:
Calor sensible y calor latente
Cuando definimos la unidad de calor, mencionamos que el agregado de dicha energía provocaba
un aumento de la temperatura, sin alterar el estado de agregación de la materia, a ese estado
calórico cuya variación de nivel puede determinarse mediante un termómetro, que es sensible a
ella, se denomina calor sensible.
Se representa por la fórmula:
es la cantidad de calor entregada o recibida por un cuerpo (Kcal)
es la masa del cuerpo (Kg)
es el calor específico de la sustancia (Kcal/Kg.°C)
1
es la temperatura inicial del cuerpo (°C)
es la temperatura final del cuerpo (°C)
Ejemplo 1: Calentar 1 kg de agua de 10 a 100
agregado?
. ¿Qué cantidad de calor sensible se le ha
Sin embargo, sucede que cuando se está materializando un cambio de estado físico, se verifica que
el agregado o sustracción de calor no origina variación de temperatura. En efecto, por ejemplo, si
se tiene agua en ebullición, durante todo el proceso que esta dura, la temperatura se mantiene
constante en los 100 , aunque se le agregue calor continuamente.
A ese calor que agregado a una sustancia no origina cambio de nivel térmico o temperatura, se lo
denomina calor latente, o sea, como su nombre lo indica, ese calor se encuentra latente, y se
consume en la acción de transformación física.
es el calor latente del proceso y sustancia particular
es la masa del cuerpo (Kg)
El calor requerido para cambiar una sustancia de la fase líquida a la de vapor se llama calor de
vaporización. El calor de vaporización del agua
.
El calor requerido para cambiar una sustancia del estado sólida al líquido se llama calor de fusión.
El calor de fusión del agua
.
Curva de calentamiento
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