Post on 20-Apr-2022
Cálculos de Calor y Temperatura
Octavo Básico
Profesor Sergio Casas, Alan Espinosa
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Temperatura (T).• Es una medida de la energía cinética media que tienen
las moléculas. A mayor temperatura mayor agitación térmica (mayor energía cinética media).
• Es una magnitud “intensiva”, es decir, no depende de la masa del sistema.
• Dos cuerpos con diferentes temperaturas evolucionan siempre de forma que traten de igualar sus temperaturas (equilibrio térmico).
• Para medir T se utilizan los termómetros que se basan en la dilatación de los líquidos (normalmente mercurio).
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Escalas termométricas.
• Centígrada (Celsius).(ºC)
• Es la que usamos normalmente.
• Usa el “0” el punto de fusión del agua y “100” el punto de ebullición de la misma.
• Farenheit (ºF).
• Utilizada en el mundo anglosajón.
• Usa el “32” el punto de fusión del agua y “212” el punto de ebullición de la misma.
• 100 ºC equivalen a 180 ºF
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Escalas termométricas (cont.).
• Absoluta (Kelvin). (K)• Se usa en Química.
• Usa el “273” el punto de fusión del agua y “373” el punto de ebullición dela misma.
• Cada ºC equivale a 1 K. Simplemente, la escala está desplazada.
• 0 K (–273 ºC) es la temperatura más baja posible.
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Conversión entre escalas.
• F – 32 C T(abs) – 273 ——— = —— = ——————180 100 100
• F – 32 C F – 32 T(abs) – 273 ——— = — ; ——— = ——————
9 5 9 5
• C = T (abs) – 273
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6Ejemplo: Un inglés te dice que tiene fiebre
porque tiene 104ºF. ¿Cuántos grados centígrados
son) ¿Cuántos kelvins?
F – 32 C 5·(F – 32) 5·(104 – 32) ——— = — C = ————— = —————9 5 9 9
C = 40ºC
T (abs) = C + 273 = 40 + 273 = 313 K
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Formas de transferencia de calor.• Conducción: Se da fundamentalmente en
sólidos. Al calentar un extremo. Las moléculas
adquieren más energía y vibran sin desplazarse,
pero comunicando esta energía a las moléculas
vecinas.
• Convección: Se da fundamentalmente en
fluidos (líquidos y gases). Las moléculas calientes
adquieren un mayor volumen y por tanto una
menor densidad con lo que ascienden dejando
hueco que ocupan las moléculas de más arriba.
• Radiación: Se produce a través de ondas
electromagnéticas que llegan sin necesidad de
soporte material. De esta manera nos calienta un
radiador o nos llega el calor del sol.
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Formas de transferencia de calor.
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Calor y temperatura.• Cuando un cuerpo recibe calor puede:
• Aumentar su temperatura. En este caso, el
calor recibido dependerá de:
• Lo que se quiera aumentar T (T)
• De la masa a calentar (m)
• Del tipo de sustancia (ce = calor específico)
• Cambiar de estado físico. En este caso la
temperatura no varía, y el calor recibido
dependerá de:
• De la masa a cambiar de estado (m)
• Del tipo de sustancia (Lf o Lv = calor latente de
fusión o vaporización)
• Ambas cosas.
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Efecto del calor sobre la
temperatura.
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Cambios
de
estado
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Fórmulas del calor
• Si se produce:
• Aumento su temperatura:
•
• Q = m· ce · T
• Cambio de estado físico:
• QF = LF · m QV = LV · m
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Equilibrio térmico.
• Obviamente, si un cuerpo adquiere calor , es
porque otro lo cede, de forma que:
• Qabsorbido = – Qcedido
• Sea A el cuerpo de menor temperatura
(absorberá calor) y el B de mayor temperatura
(cederá calor). Al final, ambos adquirirán la
misma temperatura de equilibrio (Teq):
mA· ceA· (Teq– T0A) = – mB· ceB· (Teq– T0B)
• O también:
mA· ceA· (Teq– T0A) = mB· ceB· (T0B –Teq)
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Ejemplo: Se introduce una bolita de 200 g de
hierro a 120ºC en un recipiente con ½ litro de
agua a 18ºC. Calcular: a) la temperatura de
equilibrio; b) el calor cedido por la bola de hierro.
a) mA· ceA· (Teq– T0A) = – mB· ceB· (Teq– T0B)
J J0,5 kg ·4180 —— (Teq–18ºC) = 0,2 kg ·460 —— (120ºC–Teq)
K·kg K·kg
Resolviendo la ecuación obtenemos que la temperatura de equilibrio es: Teq= 22,3ºC
b) Qcedido = mA· ceA· (Teq– T0A) =
J = 0,2 kg ·460 —— ·(22,3ºC – 120ºC) = –8990 J
K·kg
El signo (–) indica que es cedido. 8990 J
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ejercicio
• ¿Cuál es el calor absorbido por 50 gr de un metal de
cobre a 20 °C, cuyo calor específico es 0.18 cal/°c gr,
cuando se calienta hasta alcanzar los 120 °C?
•
• Q = m x c (T°f – T°i)
• Q = 50 g x 0.18 cal/°c g (120°C – 20°C)
• Q = 900 cal
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