Primeramente debemos iniciar con entender los conceptos más básicos:
Cantidad
de calor: Se le 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
ecuación está dado por:
Q= mCe(Tf-Ti)
Ce= Calor especifico
M= Masa
Tf= Temperatura final
Ti= Temperatura inicial
La unidad de Q esta dado en calorías.
Ejemplo gráfico del cambio en
la temperatura de dos objetos.
Capacidad
de calor específico:
Cantidad de calor que se debe suministrar o sustraer a un cuerpo o sustancia
para elevar o disminuir su temperatura en un grado centígrado.
C= Q/Tf-Ti
El
calor específico: Se
define como la cantidad de calor (Q) que se debe suministrar a la masa “m” de
un cuerpo para elevar su temperatura en grado centígrado.
Ce= Q/m(Tf-Ti)
Medición
de calor: El principio del
equilibrio térmico nos dice que siempre que los objetos se coloquen juntos en
un ambiente aislado, finalmente alcanzarán la misma temperatura. Esto es el
resultado de una transferencia de energía térmica de los cuerpos más calientes
a los cuerpos más fríos.
Si la energía debe conservarse, decimos que el
calor perdido por los cuerpos calientes debe ser igual al calor ganado por los
cuerpos fijos. O sea:
Calor perdido = calor ganado
Esta ecuación expresa el resultado neto de la
transferencia de calor dentro de un sistema.
La unidad de energía del Sistema Internacional,
el joule, es también la unidad preferida para medir el calor, puesto que éste
es una forma de energía. Sin embargo, hay tres antiguas unidades que aún se
conservan. Estas primeras unidades se basaron en la energía térmica requerida
para producir un cambio patrón. Son la caloría, la kilocaloría y la unidad
térmica británica (British Thermal Unit) o BTU.
Una caloría (cal) es la cantidad de calor
necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius.
Una kilocaloría (kcal) es la cantidad de calor
necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado Celsius
(1 kcal = 1 000 cal).
Una unidad térmica británica (Btu) es la
cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra patrón (Ib)
de agua en un grado Fahrenheit.
Cambios
de fase: En física y química se
denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de
agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados más
estudiados y comunes en la tierra son el sólido, el líquido y el gaseoso; no
obstante, el estado de agregación más común en nuestro universo es el plasma,
material del que están compuestas las estrellas.
Gráfico
de los distintos cambios de fase que existen
Calor
de combustión:
Es la cantidad de calor
liberada cuando se quema en forma completa un mol gramo de una determinada
sustancia, en condiciones de temperatura y presión constante.
En caso de no conocerse el
peso molecular de la sustancia, se habla del calor de combustión.
Calor
de Combustión Superior: Es
el calor liberado cuando se quema en forma completa la unidad de masa, cuando
el estado final del agua se halle en forma líquida.
Calor
de Combustión inferior: Es
el calor liberado cuando se quema en forma completa la unidad de masa o de
volumen, cuando el agua se halla en fase gas.
Su determinación se hace con la bomba
calorimétrica, consiste en quemar una sustancia en una atmósfera de oxígeno a
presión. La cual, trabaja a volumen constante.
El Calorímetro
Consiste en un recipiente de paredes dobles,
entre las cuales existe una cámara de vacío que actúa como aislante.
Dentro, hay otro recipiente de acero inoxidable
que contiene el agua en la que se sumerge la bomba.
El agua se agita regularmente por medio de un
dispositivo mecánico.
La elevación de la temperatura se determina por
medio de un termómetro que varía de 1 a 1000°.
Ejemplos de calorímetros
Ya para dar por terminado el tema, el equipo llegó a la siguiente conclusión:
Al finalizar este trabajo el equipo notó la
importancia que tiene el concepto de calor y el conocer aquellos otros términos
derivados de él. Pues además de conocer su significado, para poder realmente
comprenderlo y asimilarlo es bueno saber, más allá del cómo se calcula o cuáles
son sus unidades de medida, es el analizar cómo influye en nuestras vidas y en
los fenómenos que nos rodean, el ver la justificación científica que hay detrás
de estos.
Hoy en día y gracias a todas las
investigaciones que se han hecho a lo largo de la historia con el propósito de
descubrir todo aquello relacionado con el calor, es de gran utilidad para el
desarrollo de las ingenierías y ciencias, y por tanto para el desarrollo de
nuestra sociedad.
Enseguida presentamos una serie de preguntas, las cuales te serán de utilidad para repasar los puntos más importantes de la lección:
Preguntas:
1. ¿Qué
es el calor?
El calor se define como la
transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o
diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.
2. ¿Qué
es la cantidad de calor?
Se le 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.
3. ¿Cómo
se mide el calor de combustión?
Con un calorímetro.
4. ¿Cuáles
son las 4 principales unidades para medir el calor?
Joules, calorías, kilocalorías
y unidad térmica británica.
5. Nombra
los estados de agregación de la materia.
Sólido, líquido, gaseoso y
plasma.
Bibliografía:
Tippens, Paul E. Física, conceptos y
aplicaciones, ed. 7ª Editorial: McGraw-Hill - México,
