Diapositiva 1

Calorimetra

OBJETIVOSDefinicin de calor, calor especfico, calor latente y calor de transformacin. Unidades.Calorimetra.Cambio de fase de una sustancia.

Energa interna (U)Es la energa interna total de un cuerpo, es decir, la suma de las energas moleculares: cintica de traslacin, rotacin vibracin y potencial dentro y fuera de las molculas.h

CalorEnerga en transito de un cuerpo a otro exclusivamente por diferencia de temperaturas.Los cuerpos no almacenan calor sino energa interna.80C15C-9CcalorcalorcalorcalorContacto trmicoContacto trmico

Unidades del calor

1 gagua

Q1 BTU = 252 cal = 0,252 kcal

1 kgagua

Q

1 lbagua

Q63F64F1FCalora (cal)Kilocalora (kcal)British Thermal Unit (BTU)

Equivalente mecnico del calor por JouleEnerga trmica = Energa mecnica MCe(T-T0) = mgh

Equivalencias:1 BTU = 778 lb-pie =252cal =1055J1 cal = 4,186 J

MAguaT=1Cmhwww.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm

Equivalente mecnico del calor por un mtodo elctrico

AVAgitadorTermmetroResistenciaEnerga trmica = Energa elctrica

Capacidad calorfica (C)Cantidad de energa transferida para aumentar un grado de temperatura una determinada sustancia.

Unidades: cal/C kcal/C BTU/F

Calor especifico (ce)Cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de una unidad de masa.Es una propiedad del material

Unidades: cal/gC kcal/kgC BTU/lbF

Calor sensibleEs la energa trmica que debe absorberse o liberarse para que una sustancia aumente o disminuya su temperatura.

Unidades: cal kcal J

Ejemplo 01

Determinar la energa calorfica requerida para elevar la temperatura de 0,5 kg de agua en 3C. CeH2O = 1cal/gC.

Calor sensible

vapor100Cvapor120C

agua 100Cagua0C

hielo 0Chielo -20CQ1 = m.chielo.(Tf Ti)Q3 = m.cagua.(Tf Ti)Q5 = m.cvapor(Tf Ti)

CalorimetraTcnica que determina el calor especfico de slidos y lquidos.

TermmetroRecipiente aislado (calormetro)Material calienteAgua fraXCalor perdido material = Calor ganado por sistema

Ejemplo 02Un trozo de metal de 0,05 kg se calienta a 200C, despus se coloca en un recipiente que contiene 0,4 kg de agua inicialmente a 20C. Si la temperatura final de equilibrio del sistema mezclado es de 22,4C, encuentre el calor especfico del metal. CeH2O = 1cal/gC.agua20CO,4 kgO,05 kg200C22,4C22,4C

Ejemplo 03Se introduce una bolita de 200 g de hierro a 120C en un recipiente con litro de agua a 18C. Calcular:La temperatura de equilibrio. El calor cedido por la bola de hierro.

Teq= 22,3C Q = 8990 J

Cambio de fase de una sustancia

Slido

Lquido

GasVaporizacinFusinSolidificacinCondensacin

Sublimacin

Calor latente (L)hielo a 0Cagua a 0C

agua a 100Cvapor a 100C

L s = L f LF H2O= LS H2O = 80 cal/g LV H2O = LC H2O =540 cal/gL v = L c

Calor de transformacinEs la energa necesaria para cambiar de fase una determinada sustancia.

Q = m L Donde:m = masa (g)L = Calor latente (cal/g) Unidades: cal kcal J

Cambio de fase (H20)Presin = 1 atm 1barQ = QihieloliquidovaporCoexisten 2 fasesCoexisten 2 fases- 20C0C100C120CTQliquidovaporLiquidoQ1Q2Q3Q4Q5hielowww.educaplus.org/play-261-Curva-de-calentamiento-del-agua.html

Punto triple del agua (investigar)

GasLquidoSlidoP.T.PTCoexisten 3 fases

Curva de calentamiento del agua LF H2O= LS H2O = 80 cal/g LV H2O = LC H2O =540 cal/g

Ejemplo 04m-20Chielom0Chielom0Cliquido100Cmliquidom100Cvapor120CmvaporCalcular el calor necesario para convertir un bloque de hielo de 1g a -20C a vapor de agua a 110C.

P atmosfrica = 1 barCeH2O(S) = 0,5 cal/gCCeH2O(L) = 1cal/gCCeH2O(V) = 0,45 cal/gC

En un recipiente aislado, se agrega 250g de hielo a 0C a 600g de agua a 18C.Cul es la temperatura final del sistema?Cunto hielo queda?Ejemplo 05T=0m Hielo = 115g

Ejemplo 06Una muestra de mineral de 10g recibe energa calorfica de modo que su temperatura se comporta como se muestra en la grfica. Determinar los calores latentes de fusin y vaporizacin en cal/g 6 cal/g15 cal/g

Referencia bibliogrfica

SEARS, F., ZEMANSKY, M.Captulo 17, Temperatura y calor.