Cantidad de calor

La cantidad de calor que recibe o transmite un cuerpo esta determinada por la siguiente fórmula:

Q = m x Ce x (Tf – Ti)

Donde Q es el calor, m es la masa del cuerpo, Ce es el calor específico del cuerpo, que esta determinada por el material que lo compone. Y la vraiación de temperatura se representa por la diferencia entre Tf y Ti (temperatura final e inicial).

Cuando un cuerpo transmite el calor hay otro que lo recibe. Este es el principio del calorímetro. Ya que el termómetro determinara la temperatura final o también llamada de equilibrio. El líquido más usado es el agua que actúa como receptor de las calorías que transmite el cuerpo. El calor específico del agua es de 1cal /grs °C. Cuando el agua hierve o se congela este valor cambia a otros. Pero por ahora daremos ejemplos mientras este como agua líquida. Las unidades pueden variar. A veces podemos ver otras unidades como J/grs°C donde J es el joule en lugar de caloría. Ambas son unidades en las que se mide el calor.

Por ejemplo, si introducimos un trozo de cobre de 60 gramos a 100°C en 260 ml de agua a 18°C y tenemos que determinar la temperatura final del equilibrio podemos calcularla de la siguiente manera:

El calor que cede del cobre será igual al calor que recibe el agua. Por lo tanto:

- Q Cu = + Q H2O

El signo menos se le coloca al que desprende calor y el signo más al que absorve.

- masa Cu x Cecu x (Tf – 100°C) = masa H2O x CeH2O x (Tf – 18°C)

- 60 grs x (0,093 cal/°c.gr) x (Tf – 100°C) = 260 grs x (1 cal/°c.gr) x (Tf – 18°C)

Solo queda despejar la Tf.

-5.58 cal/°C x (Tf – 100°C) = 260 cal/°C x (Tf – 18°C)

Aplicamos la propiedad distributiva:

-5.58 cal/°C Tf + 558 cal = 260 cal/°C Tf – 4680 cal

558 cal + 4680 cal = 260 cal/°C Tf + 5.58 cal/°C Tf

5238 cal = 265.58 cal/°C Tf

5238 cal / 265.18 cal/°C = Tf

19.72°C = Tf

En otros problemas a veces nos piden averiguar el calor específico de un cierto material. Por ejemplo:

Se introducen 20 gramos de aluminio a 90°C dentro de un calorímetro donde hay 106 grs de agua a 38°C. La temperatura final del equilibrio es de 40°C. Se desea saber el calor específico del aluminio.

El calor entragado por el cuerpo mas caliente (Aluminio) es igual al calor recibido por el mas frio (agua).

- Q aluminio = + Q agua

- masa Al x CeAl x (Tf – Ti) = masa agua x Ce agua x (Tf – Ti)

- 20 grs x CeAl x (40°C – 90°C) = 106 grs x 1 cal/grs°C x (40°C – 38°C)

- 20 grs x (-50°C) x CeAl = 106 cal/ °C x (2°C)

1000 grs °C x CeAl = 212 cal

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