Calor y Temperatura calor

Calor y Temperatura
El calor es un mecanismo por el que la energía se transfiere
entre un sistema y su entorno como consecuencia de una
diferencia de temperatura entre ellos. También es la cantidad
de energía Q transferida a través de este mecanismo.
El experimento de Thompson y Joule demostraron que el
calor es equivalente al trabajo, es decir, a una
transferencia de energía.
La temperatura de un cuerpo revela el estado de agitación
de las partículas que lo forman: es una medida de la
energía cinética media de dichas partículas.
Es la energía de los átomos o moléculas en
movimiento, de traslación, de vibración, de
rotación
Energía cinética interna
Energía Interna
Energía potencial interna
Es la debida a las fuerzas que ejercen entre
sí sus átomos o moléculas
Ecuación de continuidad de la Energía
Recordemos que no podemos crear ni destruir energía, es decir, la
energía se conserva.
De esta manera, si la cantidad de energía en un sistema cambia,
sólo puede deberse al hecho de que una cierta cantidad de energía
ha cruzado los límites del sistema mediante algún mecanismo
 E Sistema 
Esistema es la energía total del
sistema, incluyendo todos
los
métodos
de
almacenamiento de energía
(Cinética, Potencial, Interna)
H
H es la cantidad de energía a través
de los límites del sistema por algún
mecanismo: calor, trabajo,ondas
mecánicas,transferencia de materia,
transmisión eléctrica y radiación
electromagnética.
Medidas de la Temperatura y el Calor
Termómetro
 Miden temperatura haciendo uso de alguna
propiedad física que refleja el cambio con la
temperatura (dilatación, resistencia eléctrica,
color).
 Deberá estar en equilibrio térmico con el
objeto al cual se le quiere determinar la
temperatura.
Celsius Fahrenheit
Escalas de Temperaturas
Kelvin
Punto de
fusión o
congelación
0° C
32°F
273.15 K
Punto de
vaporización
o congelación
100°C
212°F
373.15 K
Unidades de Energía Calorífica
Caloría = calor necesario para elevar la temperatura del 1g de
agua de 14,5 °C a 15,5 °C.
Btu = calor necesario para elevar la temperatura de 1libra de
agua de 63°F a 64°F
Calor específico
La cantidad de calor para elevar la temperatura de un cuerpo
depende del material que lo conforma, definimos el calor
específico como:
c
Q
m . t
Cuyas unidades
son:J/kg °C
Calorimetría
Una técnica para medir el calor específico de un material consiste
en mezclar masas conocidas de la sustancia a temperaturas
conocidas en un recipiente, tal que no se produzca ningún
intercambio de energía con el medio y medir la temperatura de
equilibrio. Los recipientes que cumplen con la condición anterior
se denominan calorímetros y la técnica calorimetría.
Del principio de conservación de la energía para este sistema aislado,
tenemos:
Q absorbido  Q cedido  0
Quien cede calor?
Aquella /as sustancia / as que se encuentre /en a
una T mayor
Cuánto calor cede /en?
Q
cedido

 m c (T
i
i
equilibrio
 Tinicial ( i ) )
i
Quien absorbe calor?
Aquella/as sustancia/as que se encuentre /en a
una T menor
Cuánto calor absorbe /en?
Q
absorbido

m
j
j
c j (T equilibrio  Tinicial ( i ) )
Realicemos un balance de energía, a modo de ejemplo, de una
mezcla de agua en un termo (el calorímetro mas conocido!)
masa ma de agua a una Ta,
dentro del calorímetro
Medimos Tequilibrio
Introducimos otra masa
mb de agua a una Tb,
dentro del calorímetro
Quien cede calor?
Supongamos que Tb  Ta  cede calor la masa
mb
Cuánto calor cede?
Q
cedido
 m b c b (T equilibrio  T b )
Quien absorbe calor?
La masa ma y el calorímetro! (que es real y no
ideal!)
Cuánto calor absorben?
Q
absorbido
 m a c a (T equilibrio  T a )  m cal c cal (T equilibrio  T cal )
Los calorímetros están fabricados con mas de un material, no será
sencillo elegir el calor específico mas adecuado  definimos el
equivalente en agua de un calorímetro p, que es una masa de
agua que absorbe (en este caso) una cantidad de calor igual a la
absorbida por el calorímetro en el mismo T.
Q
absorbido
 m a c a (T equilibrio  T a )  p .c agua (T equilibrio  T a )
El balance resulta:
( m a c a  p )( T equilibrio  T a )  m b c b (T equilibrio  Tb )  0
Fenómenos asociados con el Calor
Es consecuencia de los cambios que se
producen en la separación promedio entre los
átomos o moléculas.
Está caracterizada por el coeficiente de
expansión lineal (a ), superficial (b )o
Expansión Térmica volumétrico del material (g ).
 L  a . L i . t
 A   . A i . t
 V  g .V i  t
Conducción Térmica
El proceso de transferencia de energía en forma de calor también
se denomina conducción o conducción térmica.
Intercambio de energía cinética entre moléculas.
Caracterizada por el coeficiente de conductividad térmica que
depende de la naturaleza del material.
Podemos calcular la rapidez de transferencia de energía como:
A
Flujo de
Energía
P  k . A.
TC
TF
x
dT
dt
Fin de Calor y Temperatura!!!!!!