Cantidad de calor |
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| Calor: una forma de energía. |
Cuando una sustancia se está fundiendo o evaporándose está absorbiendo cierta cantidad de calor llamada calor latente de fusión o calor latente de evaporación, según el caso. El calor latente, cualquiera que sea, se mantiene oculto, pero existe aunque no se manifieste un incremento en la temperatura,ya que mientras dure la fundición o la evaporación de la sustancia no se registrará variación de la misma.
Para entender estos conceptos se debe conocer muy bien la diferencia entrecalor y temperatura.
En tanto el calor sensible es aquel que suministrado a una sustancia eleva su temperatura.
La experiencia ha demostrado que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución) de temperatura que experimenta.
La expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica:
Q = m·Ce·(Tf-Ti)
En palabras más simples, la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se calcula mediante esta fórmula, en la cual m es la masa, Ce es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final. Por lo tanto Tf – Ti = ΔT (variación de temperatura).
Nota: La temperatura inicial (Ti) se anota también como T0 o como t0.
Si Ti > Tf el cuerpo cede calor Q < 0
Si Ti < Tf el cuerpo recibe calor Q > 0
Se define calor específico (Ce) como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua Ce vale 1 cal/gº C ó 4,186 J.
A.-Los siguientes problemas ya tienen la solución, tu te encargaras de escribir el procedimiento que se uso para llegar al resultado y la formula que se uso:
1) ¿Qué cantidad de calor absorbe una masa de 50 g de acero que pasa de 50 °C hasta 140 °C?.
Respuesta: 540 cal
2) ¿Cuál es la variación de temperatura que sufre una masa de 200 g de aluminio que absorbe 1000 cal?.
Respuesta: 22,7 °C
3) Calcular la masa de mercurio que pasó de 20 °C hasta 100 °C y absorbió 5400 cal.
Respuesta: 2,045 kg
4) Una masa de 30 g de cinc está a 120 °C y absorbió 1,4 kcal. ¿Cuál será la temperatura final?.
Respuesta: 381,7 °C
5) Calcular el calor específico del mercurio si se introducen 0,2 kg del mismo a 59 °C en un calorímetro con 0,37 kg de agua a 24 °C y la temperatura de equilibrio térmico es de 24,7 °C.
Respuesta: 0,037 cal/g.°C
6) ¿Qué cantidad de calor absorbió una masa de 4 g de cinc (Ce = 0,093 cal/g.°C) al pasar de 20 °C a 180 °C?
Respuesta: 59,52 cal
7) Una masa de plomo (Ce = 0,03 cal/g.°C) de 350 g absorbió 1750 cal. Calcular la variación de temperatura que sufrió.
Respuesta: 166,6 °C
8) Se mezclan 20 g de agua a 40 °C con 15 g de alcohol (Ce = 0,6 cal/g.°C) a 30 °C. ¿Cuál ha sido la temperatura de equilibrio térmico?.
Respuesta: 36,89 °C
9) ¿Cuál es la capacidad calórica de un cubo de aluminio cuya masa es de 250 g?.
Respuesta: 55 cal/°C
10) Calcular la cantidad de calor absorbida por 200 g de plomo al ser calentado desde 30 °C hasta 420 °C.
Respuesta: 2430 cal
11)Determinar la cantidad de calor que absorbe una masa de hielo de 250 g que está a -15 °C para pasar a 30 °C.
Respuesta: 28500 cal
12) Determinar la temperatura final que alcanza la mezcla de 30 g de agua a 35 °C con 25 g de alcohol a 18 °C.
Respuesta: 29,33 °C
13) Determinar la cantidad de calor absorbida por una masa de 14 g de aire al pasar de 30 °C a 150 °C.
Respuesta: 156,24 cal
14) Calcular la variación de temperatura sufrido por una masa de plomo de 920 g, si ha absorbido 2450 cal.
Respuesta: 76,56 °C
15) Un automóvil de 1500 kg de masa se desplaza a 5 m/s. ¿Cuántas calorías se transfieren a los frenos al detenerlo?.
Respuesta: 4478 cal
16) Un recipiente de aluminio de 500 g de masa contiene 117,5 g de agua a 20 °C. Se deja caer dentro del recipiente un bloque de hierro de 200 g de masa a 75 °C. Calcular la temperatura final del conjunto, suponiendo que no hay intercambio de calor con el entorno.
Respuesta: 24,97 °C
17) Una bala de plomo que se desplaza a 350 m/s alcanza el blanco y queda en reposo,determinar:
a) ¿Cuál sería la elevación de la temperatura de la bala si no hubiera pérdida de calor al medio?.
b) ¿Se funde la bala?.
Respuesta: a) 471 °C
b) Si
18) Un trozo de hielo a 0 °C cae, partiendo del reposo, en un lago a 0 °C, y se funde un 0,5 % del hielo. Calcular la altura mínima desde la que cae el hielo.
Respuesta: 170,92 m
19) ¿Cuál será la velocidad inicial de una bala de plomo a 25 °C, para que el calor disipado cuando alcance el reposo sea exactamente el necesario para fundirla?.
Respuesta: 357,28 m/s
20) Se sumerge una resistencia eléctrica en un líquido y se disipa energía eléctrica durante 100 s a un ritmo constante de 50 W. La masa del líquido es de 530 g y su temperatura aumenta desde 17,64 °C hasta 20,77 °C. Hallar el calor específico medio del líquido en éste intervalo de temperaturas..
Respuesta: 3014J/kg.°C
B.-Responder el siguiente cuestionario:
11)Determinar la cantidad de calor que absorbe una masa de hielo de 250 g que está a -15 °C para pasar a 30 °C.
Respuesta: 28500 cal
12) Determinar la temperatura final que alcanza la mezcla de 30 g de agua a 35 °C con 25 g de alcohol a 18 °C.
Respuesta: 29,33 °C
13) Determinar la cantidad de calor absorbida por una masa de 14 g de aire al pasar de 30 °C a 150 °C.
Respuesta: 156,24 cal
14) Calcular la variación de temperatura sufrido por una masa de plomo de 920 g, si ha absorbido 2450 cal.
Respuesta: 76,56 °C
15) Un automóvil de 1500 kg de masa se desplaza a 5 m/s. ¿Cuántas calorías se transfieren a los frenos al detenerlo?.
Respuesta: 4478 cal
16) Un recipiente de aluminio de 500 g de masa contiene 117,5 g de agua a 20 °C. Se deja caer dentro del recipiente un bloque de hierro de 200 g de masa a 75 °C. Calcular la temperatura final del conjunto, suponiendo que no hay intercambio de calor con el entorno.
Respuesta: 24,97 °C
17) Una bala de plomo que se desplaza a 350 m/s alcanza el blanco y queda en reposo,determinar:
a) ¿Cuál sería la elevación de la temperatura de la bala si no hubiera pérdida de calor al medio?.
b) ¿Se funde la bala?.
Respuesta: a) 471 °C
b) Si
18) Un trozo de hielo a 0 °C cae, partiendo del reposo, en un lago a 0 °C, y se funde un 0,5 % del hielo. Calcular la altura mínima desde la que cae el hielo.
Respuesta: 170,92 m
19) ¿Cuál será la velocidad inicial de una bala de plomo a 25 °C, para que el calor disipado cuando alcance el reposo sea exactamente el necesario para fundirla?.
Respuesta: 357,28 m/s
20) Se sumerge una resistencia eléctrica en un líquido y se disipa energía eléctrica durante 100 s a un ritmo constante de 50 W. La masa del líquido es de 530 g y su temperatura aumenta desde 17,64 °C hasta 20,77 °C. Hallar el calor específico medio del líquido en éste intervalo de temperaturas..
Respuesta: 3014J/kg.°C
1) ¿Qué es calorimetría?
2) ¿Cómo puede variar el estado térmico de un cuerpo?
3) ¿Cuál es la unidad de cantidad de calor?
4) ¿A qué es igual la cantidad de calor que gana o cede un cuerpo?
5) ¿Qué entiende por calor específico?
6)
¿Qué tipo de calor específico puede definir para los gases?.
7) Enuncie el principio de conservación de la energía.
TRANSFERENCIA DE CALOR
Transferencia de calor from Guillermo Diaz
El calor puede transferirse de tres formas
La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego.
La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama.
La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.
CONTESTA :
1.-Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura 1º C de un gramo de agua.
joule
newton
caloría
kilogramo
2.-Si los cuerpos A y B están en equilibrio térmico con un cuerpo C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí y el intercambio neto de energía entre ellos es cero.
Ley cero
primera ley
Segunda ley
Tercera ley
3.-Afirma la imposibilidad de movimiento continuo, esto es que, todos los procesos de la naturaleza tienden a producirse sólo con un aumento de entropía y la dirección del cambio siempre es en la del incremento de la entropía, o que no existe máquina que, sin recibir energía exterior, pueda transferir calor a otro, (de mayor temperatura) para elevar su temperatura.
El calor puede transferirse de tres formas
La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego.
La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama.
La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.
CONTESTA :
1.-Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura 1º C de un gramo de agua.
joule
newton
caloría
kilogramo
2.-Si los cuerpos A y B están en equilibrio térmico con un cuerpo C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí y el intercambio neto de energía entre ellos es cero.
Ley cero
primera ley
Segunda ley
Tercera ley
3.-Afirma la imposibilidad de movimiento continuo, esto es que, todos los procesos de la naturaleza tienden a producirse sólo con un aumento de entropía y la dirección del cambio siempre es en la del incremento de la entropía, o que no existe máquina que, sin recibir energía exterior, pueda transferir calor a otro, (de mayor temperatura) para elevar su temperatura.
Ley cero
primera ley
Segunda ley
Tercera ley
4.-En la transformación de cualquier tipo de energía, en energía calorífica, o viceversa, la energía producida equivale, exactamente, a la energía transformada, es decir que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Una forma alterna "En cualquier proceso termodinámico, el calor (Q) neto absorbido por un sistema es igual a la suma del equivalente térmico del trabajo (W) realizado por él y el cambio en su energía interna
Primera ley
Segunda ley
Tercera ley
5.-La entropía de todo sólido cristalino puro se puede considerar nula a la temperatura del cero absoluto.
Primera ley
Segunda ley
Tercera ley
6.-Si los cuerpos A y B están en equilibrio térmico con un cuerpo C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí y el intercambio neto de energía entre ellos es cero.
Ley cero
primera ley
Segunda ley
Tercera ley
7.-Afirma la imposibilidad de movimiento continuo, esto es que, todos los procesos de la naturaleza tienden a producirse sólo con un aumento de entropía y la dirección del cambio siempre es en la del incremento de la entropía, o que no existe máquina que, sin recibir energía exterior, pueda transferir calor a otro, (de mayor temperatura) para elevar su temperatura.
Ley cero
primera ley
Segunda ley
Tercera ley
8.-En la transformación de cualquier tipo de energía, en energía calorífica, o viceversa, la energía producida equivale, exactamente, a la energía transformada, es decir que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Una forma alterna "En cualquier proceso termodinámico, el calor (Q) neto absorbido por un sistema es igual a la suma del equivalente térmico del trabajo (W) realizado por él y el cambio en su energía interna
primera ley
Segunda ley
Tercera ley
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