“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN Y LA IMPUNIDAD” UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO MISIÓN VISIÓN Somos una Escuela Académico Profesional dedicada a la formación integral de Ingenieros Ambientales, con alto grado de competitividad para el desarrollo regional y nacional. Ser una escuela Académico Profesional de calidad, acreditada y líder en la formación de ingenieros Ambientales competitivos a nivel Nacional. TEMA: CALOR LATENTE DE FUSIÓN LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA DOCENTE : ING. MIGUEL SEVILLANOS CURSO : FÍSICA II ALUMNO : FALCÓN SÁNCHEZ, GUNTHER : LÓPEZ SANGAMA, MARÍA CICLO :v GRUPO HUÁNUCO, 15 de junio de 2019 : “A” DEDICATORIA Dedicamos este trabajo a nuestros padres que son los pilares de nuestra vida, a los docentes que cada día imparten sus conocimientos para nuestra formación académica. INTRODUCCIÓN El calor es muy importante para todo ser vivo, ya que de él depende la supervivencia de las especies, ya que el correcto funcionamiento de nuestros cuerpos depende en gran medida del grado del calor que poseen nuestros cuerpos y el equilibrio que él nos proporciona; además el calor permite que el agua puede evaporarse y regresar a la tierra en forma de precipitaciones, existen diferentes tipos de calor, uno de ellos es el calor latente. El calor latente es la energía que se tiene que comunicar a la materia para que este cambie su estado; sin la necesidad de aumentar la velocidad de movimiento en las partículas, sino que permite el cambio de estado a través de la modificación de las fuerzas de atracción entre las partículas que son diferentes de un estado a otro. Este tipo de calor es también muy importante para las industrias, puesto que es utilizado en la cocinas, en la refrigeración, bombas de calor, etc. Es por todo esto que en el siguiente trabajo se desarrollan los temas más sobresalientes relacionados al calor latente. CALOR LATENTE DE FUSIÓN LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA CALOR LATENTE Calor latente se define como la cantidad de calor que necesita una sustancia para pasar del estado sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gas (calor de vaporización) sin cambio de temperatura. Latente en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada calórica. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible. Un sistema que consiste en formas sólida y líquida de determinada sustancia, a una presión constante dada, puede estar en equilibrio térmico, pero únicamente a una temperatura llamada punto de fusión simbolizado a veces como. A esta temperatura, se necesita cierta cantidad de calor para poder fundir cierta cantidad del material sólido, pero sin que haya un cambio significativo en su temperatura. A esta cantidad de energía se le llama calor de fusión, calor latente de fusión o entalpía de fusión, y varía según las diferentes sustancias. Se denota por. El calor de fusión representa la energía necesaria para deshacer la fase sólida que está estrechamente unida y convertirla en líquido. Para convertir líquido en sólido se necesita la misma cantidad de energía, por ello el calor de fusión representa la energía necesaria para cambiar del estado sólido a líquido, y también para pasar del estado líquido a sólido. El calor de fusión se mide en cal / g. Por ejemplo en el hielo: Al suministrarle calor al hielo, va ascendiendo su temperatura (calor específico) hasta que llega a 0 °C (punto de fusión del hielo), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia (calor latente) hasta que se haya fundido del todo. Al ser fundido del todo obtendríamos solamente líquido (agua), entonces la temperatura nuevamente empezara a aumentar (calor específico) hasta llegar a 100 °C (punto de evaporización del agua), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no aumentará (calor latente) hasta ser evaporizado totalmente; cuando sea evaporizado totalmente obtendríamos solamente gas (vapor). Observemos en la siguiente imagen: En el tramo AB observamos que hay cambio de temperatura por lo tanto es calor específico. En el tramo BC observamos que no hay cambio de temperatura por lo tanto es calor latente. En el tramo CD observamos que hay variación de temperatura por lo tanto es calor especifico. En el tramo DE observamos que no hay variación de temperatura por lo tanto es calor latente. TIPOS DE CALOR LATENTE. 1. Calor de fusión: Se llama "calor de fusión", la energía necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado sólido, ha estado líquido, sin cambiar su temperatura. Esta energía rompe los enlaces de sólidos, y queda una significativa cantidad, asociada con las fuerzas intermoleculares del estado líquido. 2. Calor de evaporización: Es la energía necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado líquida, al estado gaseoso en el punto de ebullición. Esta energía rompe las fuerzas atractivas intermoleculares y también debe proveer la energía necesaria para expandir el gas. Siendo la cantidad de energía absorbida durante el proceso de evaporación de un líquido en ebullición. 3. Calor de sublimación: Es la energía necesaria para producir el cambio de estado de sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina deposición o sublimación regresiva; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. 4. Calor de condensación: Calor que es liberado por la masa de un gas que se encuentra en su punto de ebullición al condensarse en un fluido 5. Calor de solidificación: Cantidad de calor que desprende la masa de un líquido al solidificarse a su temperatura de congelación. CALOR LATENTE DE FUSIÓN.- Para que un sólido pase al estado líquido debe absorber la energía necesaria a fin de destruir las uniones entre sus moléculas. Por lo tanto, mientras dura la fusión no aumenta la temperatura. Por ejemplo, para fundir el hielo o congelar el agua sin cambio en la temperatura, se requiere un intercambio de 80 kilocalorías/kilogramo. Si a 1 kg de hielo (0 °C) le aplicamos 80 kcal obtendremos 1 kg de agua a 0 °C. El calor requerido para este cambio en el estado físico del agua sin que exista variación en la temperatura recibe el nombre de calor latente de fusión o simplemente calor de fusión del agua. Esto significa si sacamos de un congelador cuya temperatura es de – 6 °C un pedazo de hielo de masa igual a 100 gramos y lo ponemos a la intemperie, el calor existente en el ambiente elevara la temperatura del hielo y al llegar al 0 °C y seguir recibiendo calor se comenzara a fundir. CALOR DE FUSIÓN DE CADA SUSTANCIA El calor de fusión es una propiedad característica de cada sustancia, pues según de cada material de que este hecho el sólido requiere cierta cantidad de calor para fundirse. Por definición: el calor latente de fusión de una sustancia es la cantidad de calor que requiere esta para cambiar un 1 gramo de solido a 1 gramo de líquido sin variar su temperatura. Los cálculos pertinentes se realizan utilizando las formulas: 𝜆𝑓 = 𝑄 𝑚 Q = m. 𝜆𝑓 Donde: 𝜆𝑓 : Calor latente de fusión en cal/gramo. Q: calor suministrado en calorías. m: masa de la sustancia en gramos. En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor latente de fusión para diferentes sustancias: SUSTANCIA 𝝀𝒇 𝒆𝒏 𝒄𝒂𝒍/𝒈𝒓 Agua 80 Hierro 6 Cobre 42 Plata 21 Platino 27 Oro 16 Mercurio 2,8 Plomo 5,9 LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA La ley cero de la termodinámica fue formulada por primera vez en el año 1931 por Ralph Fowler. T. la ley cero, conocida con el nombre de la ley del equilibrio térmico, establece que si dos sistemas separados están en el mismo momento en equilibrio térmico con un tercer sistema, aquellos están en equilibrio térmico con otro. Antecedentes históricos Las ideas de caliente y frio siempre han formado parte de las experiencias sensoriales del hombre. De hecho, dos de los primeros científicos que expresaron estas ideas fueron Leonardo da vinci y Galileo. Estos científicos sabían que al contacto con un tercer cuerpo, usualmente al aire, dos o más cuerpos en contacto con él se mezclaban de una manera apropiada hasta alcanzar una misma condición. Esta condición era alcanzada debido a la tendencia de los cuerpos calientes de difundir su energía a los más fríos. Este flujo de energía es denominado calor o energía calorífica. Así, podemos percibir la tendencia del calor a pasar de cualquier cuerpo caliente hacia otros más fríos en sus alrededores. Esta transferencia de calor tiene lugar hasta que ninguno de los cuerpos del sistema es capaz de absorber más calor. CONCEPTO DE EQUILIBRIO TÉRMICO El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura. Esta ley es de gran importancia porque permito definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia. APLICACIÓN DE LA LEY CERO La aplicación de la ley cero constituye un método para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo una propiedad del mismo que varía con la temperatura con suficiente rapidez y que sea de fácil medición, llamada propiedad termométrica. El termómetro de vidrio, esta propiedad es la altura alcanzada por el mercurio en el capilar de vidrio debido a la expansión térmica que sufre el mencionado elemento por efecto de la temperatura. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura. ¿POR QUE ES NECESARIO EL TERMÓMETRO? Sabemos por experiencia que el tacto es un índice de caliente o frio que puede estar un cuerpo; pero no es suficiente: así nunca sabremos valores numéricos exactos. Sin embargo, esos datos si nos lo proporciona el termómetro, lo que nos permite medir la temperatura de una maquina térmica, un refrigerador, un alto horno para derretir acero y otros materiales, la temperatura máxima que alcanza una nave espacial, al entrar o salir de la atmosfera, entre tantas cosas. CONCLUSIONES El calor es una energía vital, que permite que el agua siga un ciclo de renovación y que sucedan ciertos fenómenos atmosféricos necesarios para la vida. El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, teniendo en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura. La relación entre cantidad de calor y el calor atente se puede determinar aplicando la siguiente fórmula: Q= m Q: cantidad de calor (calorías) m: masa (gramos) : Calor latente (calorías/gramos) Las unidades del calor latente son: Cal/ gr: calorías entre gramo. J/kg: joule entre kilogramos. El calor latente es muy importante para la industria, puesto que es utilizado en la cocinas, en la refrigeración, bombas de calor, etc. BIBLIOGRAFÍA: Pérez Terrel, Walter: “Física”. Primera edición, editorial san marcos. Perú 2000. Pag.360-361. Félix Aucullanchi Velásquez: “Colección Racso”. Primera edición, Racso editores. Perú 2009. Pag.201. Humberto Leiva navedos: “Física 2”. Tercera edición, editorial moshera S.R.L. Perú 2006. Pag.144. Infografía: http://www.monografias.com/trabajos71/diccionario-terminosfisica/diccionarioterminos-fisica.shtml#ixzz2lRGV4nKx http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/phase2.html https://sites.google.com/site/paulaportfolio/2o-trimestre/calor-especifico-y-latente http://www.ecured.cu/index.php/Calor_Latente
