El Calor

EL CALOR

El calor es una manifestación de la energía provocada por el movimiento molecular. Al calentarse un cuerpo, aumenta la energía cinética de las moléculas, produciéndose choques más o menos violentos, según la cantidad de calor entregada.

El calor es susceptible de medir; lo que se efectúa teniendo en cuenta dos magnitudes fundamentales: intensidad de calor y cantidad de calor.

1- La intensidad de calor está relacionada con la velocidad del movimiento molecular estableciéndose para medirla una práctica que da una idea del grado o nivel del calor que tiene un cuerpo determinado. Arbitrariamente se fijan parámetros comparativos que permiten determinar dicho nivel de calor, al que se denomina temperatura. Se dice que un cuerpo con gran velocidad molecular tiene más temperatura o más nivel de calor que otro.

2- La cantidad de calor de un cuerpo representa la suma de las energías térmicas de todas las moléculas que lo componen. Es decir que mientras la intensidad de calor o temperatura indica el grado de movimiento molecular o el nivel de calor de un cuerpo, esta magnitud señala su contenido total de calor.

Se demuestra que la cantidad de calor de un cuerpo es función de la masa del cuerpo y de su temperatura, o lo que es lo mismo, del número de moléculas que lo componen y de su nivel de intensidad térmica o velocidad molecular.

Para determinar la cantidad de calor se ha establecido un valor característico, que depende de las particularidades de cada cuerpo, que se denomina calor específico. Se define como calor específico a la cantidad de calor necesario para elevar en 1 °C la temperatura de la unidad de masa de una sustancia.

El calor específico, si bien depende de la temperatura en forma muy leve, puede suponerse constante para cada sustancia en particular, a los fines de su aplicación práctica. Como unidad se usa el agua a presión atmosférica normal, considerándose una temperatura normal de 15 °C que está dentro del entorno de las aplicaciones prácticas.

De esa manera, el calor específico igual a 1, sería la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 kg de agua en 1 °C (14,5 a 15,5) a presión atmosférica normal. A esta cantidad de calor se la denomina (kcal) kilocaloría, y sería entonces la unidad de cantidad de calor.

Para ello, la unidad de calor específico valdrá:

Ce = kcal/Kg.°C

El SIMELA o Sistema Métrico Legal Argentino, ha establecido como unidad de calor el Joule . La equivalencia es la siguiente:

1 Kcal = 4185,5 joule

Calor sensible y calor latente

Cuando definimos la unidad de calor, mencionamos que el agregado de dicha energía provocaba un aumento de la temperatura, a ese estado calórico cuya variación de nivel puede determinarse mediante un termómetro, que es sensible a ella, se denomina calor sensible.

Se representa por la fórmula:

Q = m.ce.(t°f - t°i)

Q es la cantidad de calor entregada o recibida por un cuerpo (Kcal)

m es la masa del cuerpo (Kg)

Ce es el calor específico de la sustancia (Kcal/Kg.°C)

T ° i es la temperatura inicial del cuerpo (°C)

T ° f es la temperatura final del cuerpo (°C)

Ejemplo 1:

Calentar 1 kg de agua de 10 a 100 °C. ¿Qué cantidad de calor sensible se le ha agregado?

Formula

Q = m.ce.(t°f - t°i)

Solución

Q = 1 kg.(1 kcal/kg.°C).(100 °C - 10 °C) ⇒

Q = 90 kcal

Unidades de calor

En las ciencias físicas, la cantidad de calor se expresa en las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en julios.

CALOR ESPECÍFICO

El 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). Se la representa con la letra (mayúscula)

El calor específico medio ( ) correspondiente a un cierto intervalo de temperaturas se define en la forma:

CALOR LATENTE

El calor de cambio de estado es la energía requerida por una sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.

Los cambios de estado se caracterizan por lo siguiente:

-No cambian la naturaleza de la sustancia.

-Se producen a temperatura constante para cada presión.

-La sustancia absorbe o cede calor. El calor invertido en el proceso para la unidad de masa recibe el nombre de calor latente de cambio de estado.

-El valor de la temperatura a la que se producen y el valor del calor latente correspondiente son característicos de cada cambio de estado y de la naturaleza de la sustancia

CALORES ESPECIFICOS

Sustancias J/Kg. C° Cal/g. C° O

Btu/Ib . F°

Acero 480 0.114

Agua 4186 1.00

Alcohol etílico 2500 0.60

Aluminio 920 0.22

Cobre 390 0.09

Hielo 2090 0.5

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