Car Especifivc

La cantidad de calor ΔQ absorbida o cedida por un cuerpo al calentarse o enfriarse es proporcional a la variación de

temperatura ΔT y a la masa del cuerpo según la fórmula:

ΔQ ’ cmΔT

Donde c es el calor específico del cuerpo y es una magnitud que depende del material.

Para determinar el calor específico del cuerpo pesamos bloques de diferentes materiales: aluminio, cobre y acero.

Posteriormente los calentamos a la temperatura Tb en agua caliente (a unos 90º), después introducimos el bloque en el

calorímetro que contiene agua a una temperatura Tag. Después de producirse el intercambio de calor, tanto el agua del

calorímetro como la del bloque alcanzan una temperatura final Tf. La cantidad de calor entregada por el bloque es: ( ) ΔQb ’ cbmb Tb − T f

donde mb es la masa del bloque y cb el calor específico del bloque

Esta cantidad de calor coincide con la absorbida por el agua: ( ) ΔQag ’ cagmag Tb − Tag

donde mag es la masa de agua y cag es el calor específico del agua quees conocido.

Igualando Δ Q b ’ Δ Q ag podemos despejar cb ya que el resto de parámetros son conocidos.

calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial.1 2 Se la representa con la letra [pic](minúscula).

En forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra [pic](mayúscula).

Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es [pic]donde [pic]es la masa de la sustancia.1

Sección 20.2 Calor específico y calorimetría

Problema 3. La temperatura de una barra de plata sube 10°C cuando absorbe 1.23 kj de energía por calor. La masa de la barra es de 525 g. Determine el calor específico de la plata.

[pic]

Problema 4. Una muestra de 50 gr de cobre está a 25°C. Si 200 j de energía se le agregan por calor, ¿cuál es la temperatura final del cobre?

2

[pic]

Mediante la calorimetría se puede medir el calor en unareacción química o un cambio físico usando un instrumento llamado calorímetro. Pero también se puede emplear un modo indirecto calculando el calor que los organismos vivos producen a partir de la producción de dióxido de carbono y de nitrógeno (urea en organismos terrestres), y del consumo de oxígeno.

donde

ΔU = cambio de energía interna

Como la presión no se mantiene constante, el calor medido no representa el cambio de entalpía.

==Calorimetría a presión constante===)=P

El calor medido es igual al cambio en la energía interna del sistema menos el trabajo realizado:

[pic]

Como la presión se mantiene constante, el calor medido representa el cambio de entalpía.

[pic]

CALORIMETRIA

CALOR: es la energía en tránsito (en movimiento) entre 2 cuerpos o sistemas, proveniente de la existencia de una diferencia de temperatura entre ellos.

Unidades de Cantidad de Calor (Q)

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

|Sistema de Medida |Unidad de Medida |

|Sistema Técnico |Kilográmetro (Kgm) |

|Sistema Internacional (S.I.) o M.K.S. |Joule(J) |

|Sistema C.G.S. |Ergio (erg) |

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

Caloría: es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua de 14,5 °C a 15,5 °C a la presión de 1 atmósfera (Presión normal).

Relación entre unidades

|1 kgm = 9,8 J |1 cal = 4,186 J |

|1 J = 107 erg |1 kcal = 1000 cal = 10³ cal |

|1 kgm = 9,8.107 erg |1 BTU = 252 cal |

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 calorvariando su energía térmica.

C...capacidad térmica (en cal/°C)

[pic]

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)

[pic]

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

El calor específico del agua es la excepción a está regla, pues disminuye cuando la temperatura aumenta en el intervalo de 0 °C a 35 °C y crece cuando la temperatura es superior a 35 °C.

En nuestro curso consideraremos el calor específico (c) del agua "constante" en el intervalo de 0 °C a 100 °C y es igual a 1 cal / g x °C.

Tabla del calor específico de algunas sustancias

|C agua = 1 cal/g.°C |C hierro = 0,114 cal/g.°C |

|C hielo = 0,5 cal/g.°C |C latón = 0,094 cal/g.°C |

|C aire = 0,24 cal/g.°C |C mercurio = 0,033 cal/g.°C |

|Caluminio = 0,217 cal/g.°C |C cobre = 0,092 cal/g.°C |

|C plomo = 0,03 cal/g.°C |C plata = 0,056 cal/g.°C |

Ecuación fundamental de la calorimetría

[pic]

Q... cantidad de calor

m... masa del cuerpo

c... calor específico del cuerpo

Δt... variación de temperatura

Observación: Para que el cuerpo aumente de temperatura; tiene que recibir calor, para eso la temperatura tf debe ser mayor que la temperatura to ; y recibe el nombre de calor recibido.

tf> to → calor recibido (Q > 0)

Para disminuir la temperatura; tiene que ceder calor, para eso la temperatura tf debe ser menor que la temperatura to ; y recibe el nombre de calor cedido.

tf< to → calor cedido (Q < 0)

Calor sensible de

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