Calorimetria

Calorimetría

La Calorimetría es la medida de la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo en el curso de un proceso físico o químico.

Calor: Es la Energía Térmica que se transfiere de un objeto a otro cuando entran en contacto mutuo, debido a una diferencia de temperaturas entre ellos.

La dirección de la transferencia de la Energía Térmica es siempre desde la sustancia de mayor temperatura hacia la de menor temperatura (o sea desde la más caliente a la más fría).

Cuando fluye calor entre dos objetos o sustancias que se encuentran unidas; se dice que están en Contacto Térmico.

Cuando dos objetos se encuentran en contacto térmico, la temperatura del más caliente disminuye y la del más frío aumenta, hasta llegar ambos a la misma temperatura, es decir, quedan en Equilibrio Térmico.

Al disminuir la temperatura de un cuerpo, la energía de sus moléculas también disminuye, y viceversa, si la temperatura aumenta, su Energía Interna también. El calor por lo tanto, antes de ser emitido es Energía Interna y después al ser transferido vuelve a ser Energía Interna.

Expresado en forma de ecuación, queda:

Q = calor transferido

∆E = cambio de energía interna

Como todo cambio ∆E es igual a la diferencia entre un estado final (E2) y uno inicial (E1), quedando:

Principios de la Calorimetría

1er Principio: Cuando 2 o más cuerpos con temperaturas diferentes son puestos en contacto, ellos intercambian calor entre sí hasta alcanzar el equilibrio térmico.

Luego, considerando un sistema térmicamente aislado, "La cantidad de calor recibida por unos es igual a la cantidad de calor cedida por los otros".

2do Principio: "La cantidad de calor recibida por un sistema durante una transformación es igual a la cantidad de calor cedida por él en la transformación inversa".

Unidades de Cantidad de Calor (Q)

Las unidades de cantidad de calor (Q) son las mismas unidades de trabajo (T).

Sistema de Medida

Sistema Técnico

Sistema Internacional (S.I.) o M.K.S.

Sistema C.G.S. Unidad de Medida

Kilográmetro (Kgm)

Joule (J)

Ergio (erg)

Hay otras unidades usadas como Caloría (cal), Kilocaloría (Kcal), British Termal Unit (BTU).

Equivalencias:

1 cal = 4.186 J

1 kcal = 4186

1 BTU = 778 ft* lb

Ecuación fundamental de la calorimetría

Q = m.c.Δt

Q... cantidad de calor

m... masa del cuerpo

c... calor específico del cuerpo

Δt... variación de temperatura

Otras ecuaciones de la calorimetría

Calor de combustión: es la razón entre la cantidad de calor (Q) que suministrada por determinada masa (m) de un combustible al ser quemada, y la masa considerada.

Qc...calor de combustión (en cal/g)

Qc = Q/m

Capacidad térmica de un cuerpo: es la relación entre la cantidad de calor (Q) recibida por un cuerpo y la variación de temperatura (Δt) que éste experimenta.

Además, la capacidad térmica es una característica de cada cuerpo y representa su capacidad de recibir o ceder calor variando su energía térmica.

C...capacidad térmica (en cal/°C)

Para expresar la capacidad térmica se utilizan los joules por kelvin (J/K) o joules por grado Celsius (J/C°). Otras unidades son las calorías por grado Celsius (cal/C°), kilocalorías por grado Celsius (kcal/C°) y los BTU por grado Fahreinheit (BTU/F°).

Calor específico de un cuerpo: es la razón o cociente entre la capacidad térmica (C) de un cuerpo y la masa (m) de dicho cuerpo.

Además, en el calor específico se debe notar que es una característica propia de las sustancias que constituye el cuerpo, en tanto que la capacidad térmica (C) depende de la masa (m) y de la sustancia que constituye el cuerpo.

C...calor específico (en cal/g.°C)

También, debemos notar que el calor específico de una sustancia varía con la temperatura, aumentando cuando está aumenta; pero en nuestro curso consideraremos que no varía

En el calor específico se utilizan como unidades a J/kg*K y J/kg*C°. Otras unidades son cal/g*C° y BTU/lb*F°.

Tabla del calor específico de algunas sustancias

C agua = 1 cal/g.°C

C hielo = 0,5 cal/g.°C

C aire = 0,24 cal/g.°C

C aluminio = 0,217 cal/g.°C

C plomo = 0,03 cal/g.°C C hierro = 0,114 cal/g.°C

C latón = 0,094 cal/g.°C

C mercurio = 0,033 cal/g.°C

C cobre = 0,092 cal/g.°C

C plata = 0,056 cal/g.°C

Calor sensible

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