CALOR Y TEMPERATURA

CALOR Y TEMPERATURA
• El calor es una de las formas de energía con la que estamos
más familiarizados, ya que la encontramos constamente en las
más diversas actividades de nuestra labor cotidiana.
• En la Química, su importancia es considerable ,por ser el calor
la forma energética que se representa asociada a los cambios
químicos y que se aprovecha para hacer las mediciones de
energía.
• El concepto de calor inmediatamente produce en nosotros
una asociación con el de temperatura, pero éstos dos
términos tienen significados diferentes.
• El calor: La energía que se transmite de un cuerpo a otro más
frio: está transmisión se realiza hasta que los dos cuerpos
estén a la misma temperatura.
• La temperatura: Es el concepto de que nos valemos para expresar la
intensidad del calor. La podemos entender com la propiedad que
determina el flujo de calor: Este siempre fluye en el sentido de
mayor a menor temperatura.
• Los siguientes ejemplos nos permiten aclarar aún más la diferencia
que existe entre éstos dos conceptos:
• a. Consideramos la llama de un fósforo o cerilla y la de una hoguera
ambas llamas pueden tener la misma temperatura, pero el calor que
se desprende de la hoguera es notablemente mayor que el que
suministra el fósforo.
• b. Se tiene un vaso y un balde, ambos con agua a la misma
temperatura, y se desea calentarlos hasta que el agua alcance su
punto de ebullición. A cuál de los dos habrá que agregarle más
calor?. La experiencia nos indica que aunque las temperaturas
• inicial y final son las mismas para ambos recipientes, es
necesario suministrar más calor al balde, dado que contiene
una mayor cantidad de agua.
• ¿Cómo se expresa el calor?
• La unidad que se utiliza comúnmente para medir el calor es la
caloría, (Cal )que se define como la cantidad de calor
requerida para elevar la temperatura de 1g de agua en 1 grado
centígrado.
• La caloría es una unidad pequeña, por lo cual es frecuente el
uso de su múltiplo, la kilocaloría, Kcal, también conocida como
caloría grande o C que equivale a 1.000 calorías .- La caloría
que se emplea en el campo de la nutrición para expresar el
potencial energético de los elementos es la kilocaloría.
• De esta manera, cuando se dice que 1 g de grasa suministra 9
calorías, debe entenderse que son 9 kilocalorías osea 9000
calorías.
• En toda la literatura química científica se empleaba la caloría
para expresar la cantidad de calor o de cualquier otro tipo de
energía. La adopción del sistema internacional de unidades,
sin embargo, hizo que se reconociera el julio J como unidad
patrón de energía.
• El julio tiene su origen en estudios de energía cinética y no en
la energía térmica, pero se relaciona íntimamente con la
caloría .- puesto que la energía cinética puede transformarse
en calor. El julio se define como la energía cinética que posee
un cuerpo de 2 kg de masa que se mueve a una velocidad de 1
m/s esto es:
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Ec=1/2m.v2
1J=1/2(2kg)(1m/s)2
1J=1Kg.m2/s2
1 caloría equivale a 4.184 julios
1 cal=4.184 J
Ej. Calcula la energía cinética de un atleta que corre a una velocidad
de 25 km/hora, si su peso es de 70 kg¿A cuántas calorías equivale
esta energía?
Sln:
Ec=1/2(70Kg)( 25KM/HORA)(1000/1KM)(1 HORA/3.600s)2=
1.687kg.m2/s2
Ec=1.687j
1.687J(1Cal/4.184J)=403.2 cal
Rta la energía cinética es 1.687 Julios o 403,2 calorías.
¿CÓMO SE MIDE LA
TEMPERATURA?
• Para medir la temperatura de un cuerpo se emplea el
termómetro que es un dispositivo que , al ponerse en
contacto con el cuerpo recoge el calor desprendido por éste.
Dicho calor produce un cambio en algunas de las partes del
termómetro, cambio que se puede observar y medir. Por
ejemplo en el termómetro de mercurio Hg, el cambio
producido es la dilatación de dicho metal dentro de un tubo
capilar; mientras mayor sea la temperatura mayor será la
dilatación producida.
• Si la ,temperatura disminuye, el mercurio se contrae y la
columna de mercurio desciende.
La escala Celsius ºC
• La escala más común es la Celsius, denominada escala
centígrada. En esta escala, los valores de referencia son
0 y 100 para las temperaturas de congelación y de
ebullición del agua. De esta manera, un grado Celsius o
centígrada ºC, es la centésima parte de la diferencia de
temperatura que existe entre los puntos de congelación y
de ebullición del agua
• ºC=ºK-273
• °C=5/9(°F-32)
La escala Kelvin
• Existen razones teóricas que conducen a pensar que 273.15ªC es la mínima temperatura que puede llegar
alcanzarse. Esta temperatura -273.15ªc se denomina cero
absoluto y se utiliza para establecer otra escala de
temperatura conocida como escala Kelvin.
• La escala kelvin es la aceptada en el S.I y se emplea en el
trabajo científico.
• En esta escala la temperatura se expresa en kelvin, los cuales
se simbolizan por la letra K. El tamaño de un kelvin es igual al
de un grado centígrado, de tal manera que el punto de
congelación del agua es 2734.15k y de ebullición es 373.15 k.
• ºk=ºc+273.15
• ºK=ºc+273
La escala Fahrenheit ºF
• El agua se congela a 32ºF y ebulle a 212ºF. De este modo la
diferencia entre estos dos puntos de referencia es de (212-32),
está dividida en 180ºF lo que quiere decir que el tamaño de
un grado Fahrenheit es 1,8 veces menor que el de un grado
• centígrado o un kelvin.
• °F= 9/5°C+32
•
La escala Rankine
• Se denomina Rankine (símbolo R) a la escala
de temperatura que se define midiendo en grados
Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de
valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e
ingeniero escocés William Rankine en 1859.
• El grado Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67 °F,
y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado
Fahrenheit.