CANTIDAD DE CALOR

CANTIDAD DE CALOR

CALOR.- Se llama calor a la propagacion o flujo de la energía entre cuerpos que se ponen en contacto, es decir, el calor es la energía en movimiento.

Todos los cuerpos de la naturaleza tienden a un estado final llamado equilibrio termodinámico con el medio que los rodea o con otros cuerpos en contacto, es decir adquieren la misma temperatura.

Capacidad Calorifica (C).- Se define como la cantidad de calor que se debe suministrar o sustraer a un cuerpo o sustancia para elevar o disminuir su temperatura en un grado centigrado, es decir.

Siendo T0, T las temperaturas inicial y final respectivamente.

La capacidad calorifica es una cantidad física escalar que depende de la composicion y estructura interna del cuerpo o sustancia, lo cual implica que cada cuerpo o sustancia tiene su propia capacidad calorifica.

Calor específico (Ce).- Se define como la cantidad de calor (Q), que se debe suministrar a la masa "m" de un cyuerpo para elevar su temperatura en un grado centigrado.

Cantidad de calor (Q).- Se llama así, a la cantidad de calor que gana o pierde un cuerpo o sustancia al ponerse en contacto con otro cuerpo que se encuentra a diferente temperatura, cuya ecuacion esta dado por:

Siendo Ce. el calor especifico, "m" la masa y T, T0 las temperaturas inicial y final.

Cuando, T >T0, el cuerpo gana calor

La unidad de Q esta dado en calorias.En esta dirección puede ver una tabla de calores espcíficos de algunas sustancias.
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico

En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor latente de fusión para diferentes sustancias.

Sustancia λ f en cal/gr. 
Agua                                                         80 
Hierro                                                        6 
Cobre                                                        42 
Plata                                                         21 
Platino                                                      27 
Oro                                                          16 
Mercurio                                                   2,8 
Plomo                                                      5,9

Ejercicio 1

Calcular la cantidad de calor que se requiere para transformar 100 gramos de hielo que están a –15° C de temperatura en agua a 0° C.

Desarrollo

Para que el hielo eleve su temperatura de –15° C hasta el punto de fusión a 0° C, se necesita una cantidad de calor que se calcula con la ecuación

Q = m Ce ΔT.

Donde

Q = calor requerido (en calorías)

Ce = Calor específico (en cal/gº C)

ΔT = variación de temperatura  o Tf – Ti (en grados C)

Q 1 = 100 g x 0,50 cal/g° C x 15° C = 750 calorías.

Todo líquido calentado hierve.

Luego, para que el hielo se funda y se tenga agua a 0° C, se aplica la ecuación

Q = mλf (el calor latente de fusión para el agua, según el cuadro anterior, es 80 cal/g) entonces:

Q 2 = 100 gr x 80 cal/gr = 8.000 cal

Así, el calor total requerido es:

Q 1 + Q 2 = 750 cal + 8.000 cal = 8.750 calorías.

Ejercicio 2

Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a –0° C en vapor a 130° C.

Desarrollo

Para que el hielo eleve su temperatura de –10° C hasta el punto de fusión a 0° C necesita una cantidad de calor igual a:

Q 1 = m CeΔT = 100 g x 0,50 cal/g° C x 10° C = 500 cal .

En seguida, para calcular el calor que se requiere para que el hielo se funda y se tenga agua a 0° C, se aplica la ecuación

Q = mλf.

Q 2 = 100 g x 80 cal/g = 8.000 cal.

Agua en ebullición

Siguiendo con el ejercicio, el calor que requiere el agua a fin de elevar su temperatura de 0° C hasta el punto de ebullición de 100° C, se calcula con la ecuación

Q = m CeΔT

Q 3 = 100 g x 1 cal/g°C x 100 ° C = 10.000 calorías .

Ahora, para calcular el calor necesario para vaporizar el agua a 100° C se utiliza la ecuación: Q = mλv

Q 4 = 100 gr x 540 cal/g = 54.000 cal .

Agua en ebullición (hirviendo).

Vapor de agua

El vapor de agua obtenido se mantiene a 100º C (está en equilibrio térmico), pero si quisiéramos aumentar esa temperatura, por ejemplo, hasta 130º C, el calor que se necesita para calentar el vapor desde 100° C hasta 130° C se calcula mediante la ecuación:

Q = m Ce Δ T

Q 5 = 100 gr x 0,499 cal/g° C x 30° C = 1.497 calorías .

En resumen, el calor total que se requiere para transformar 100 gramos de hielo a –10° C de temperatura en vapor a 130° C se encuentra sumando todos los calores aplicados:

Q T = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 = Q T = 500 cal + 8.000 cal + 10.000 cal + 54.000 cal + 1.497 cal = 73.997 cal .