CALORIMETRIA

CALORIMETRIA

¿Qué es el calor?

El calor es una forma de energía que puede transformarse en otras y viceversa. Consideramos dos cuerpos A y B a temperatura T1 y T2 suponemos que T1 es mayor que T2. al poner en contacto los dos cuerpos la experiencia nos demuestra que pasa de A a B una cierta energía que denominamos calor. En este caso decimos que el calor pasa del cuerpo caliente al frio por conducción. Las moléculas del cuerpo caliente están muy excitadas y tienen una gran energía de vibración. Estas chocan con las vecinas más lentas del cuerpo frio y comparten con ellas algo de su energia de movimiento por tanto la energía de movimiento térmico se transmite de una molécula a la siguiente aunque cada molécula permanece en su posición original.

La unidad de calor es la caloría (cal) o también cal-gr que es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de 1 g de H2O, también se utiliza la Kcal que es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de 1 Kg de H2O.

- Intercambios de calor

Experimentalmente se conoce que la energía calorífica absorbida o cedida por un cuerpo es proporcional a su masa(m) a la variación de temperatura que experimenta el cuerpo ( T) y también a la naturaleza del cuerpo.

Todo esto se relacionaría con la siguiente expresión:

Q=m c T

Que sería la cantidad de calor ganada o cedida por el cuerpo. En la formula c es el calor especifico del cuerpo es decir la cantidad de calor necesaria para incrementar 1ºC la temperatura de 1 g de dicha sustancia.

En general los calores específicos varían con la temperatura. En la práctica se suelen dar valores medios o bien los calores específicos correspondientes a una temperatura de 20 ºC.

El agua es uno de los cuerpos con mayor calor especifico por esto su valor se toma como unidad definiéndose la caloría como el calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de H2O desde 14.5ºC a 15.5 ºC por tanto el calor especifico del H2O es igual a 1 cal/gr ºC.

La relación entre unidades de calor y trabajo se realizo midiendo la cantidad de trabajo W necesario para obtener una cantidad de calor Q. joule estableció la siguiente relación entre trabajo y calor:

Wrealizado/Qproducido=cte=J

W=J Q

J es una constante denominada equivalente mecánico del calor y es la cantidad de trabajo que trasformado en calor produce 1 caloría. Experimentalmente se demuestra que

J=4.1855 J/cal

El inverso de J se denomina A que es el equivalente termico del trabajo.

A=1/J=1/4.1855=0.2389 calorías " 0.24 cal /J

Es decir 1 caloría= 4.18 J

1 J= 0.24 cal

en la formula anterior Q=m c T el producto de la masa por el calor especifico se denomina capacidad calorífica y es la cantidad de calor necesaria para que la temperatura de un cuerpo aumente en 1ºC o en 1 K.

C= m c = capacidad calorífica

La unidad de la capacidad calorífica es la cal/grado o J/grado.

Cuando un cuerpo recibe energía calorífica su temperatura aumenta excepto cuando esta experimentando un cambio de estado físico.

En este caso la temperatura constante mientras se realiza el cambio. El calor absorbido o cedido en estos casos se llama calor de transformación o calor de cambio de estado. En el caso de los gases es muy importante determinar en qué condiciones de presión y de volumen reciben el calor. Se define por tanto dos tipos de calor especifico o presión constante Cp y a volumen constante Cv.

También en lugar de la masa se utiliza el numero de moles

Qp= n cp T

Qv= n cv T

Calores específicos de los sólidos:

Sabemos que para un solido el calor especifico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g masa de dicho solido 1ºC. del estudio experimental de muchos sólidos monoatómicos se deduce el calor atómico Q= M c = Patomico ce= 6.4. es decir el producto de la masa atómica por el calor especifico del solido vale aproximadamente 6.4 cal/átomo grado. Esta es la ley de Dulong y Petit. Por tanto el calor especifico de una sustancia es aproximadamente igual 6.4/Patomico ".

CALORIMETRIA

Es la parte de la termología que estudia la medida del calor de los cuerpos. Todos los cálculos de la calorimetría se fundamentan en los siguientes principios:

- Cuando se ponen en contacto dos cuerpos a temperaturas distintas el más caliente cede calor al frio hasta que ambos quedan a una temperatura intermedia de las que tenían al principio.

-El calor ganado por un cuerpo es exactamente igual al cedido por el otro.

Si tenemos un cuerpo de masa m1, calor especifico c1 y que esta a una temperatura t1 y otro de masa m2, calor especifico c2 y que esta a una temperatura t2 y suponemos que

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