calor

1. Calorimetría
Rama de la termodinámica que mide la cantidad de
energía generada en procesos de intercambio de calor

2. Calor
Es la transferencia de energía entre la materia como resultado de las
diferencias en la temperatura.
T1 T2
T1 > T2
Energía

3. Unidad del Calor : Caloría (cal)
► 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).
Sistema de Medida
•Sistema Técnico
•Sistema
Internacional (S.I.)
•Sistema C.G.S.
Unidad de Medida
•Kilográmetro
(Kgm)
•Joule (J)
•Ergio (erg)
Unidades de Cantidad de
Calor
Las unidades de cantidad de
calor (Q) son las mismas
unidades de trabajo (T).
Relación entre unidades
1 kgm = 9,8 J
1 J = 107 erg
1 kgm = 9,8.107 erg
1 cal = 4,186 J
1 kcal = 1000 (10³) cal
1 BTU = 252 cal
Q

4. Equivalente mecánico del calor
W Q

1 cal = 4,186 joule
El trabajo que realizan las paletas
se transforma en calor
En el experimento de Joule se determina la
relación entre la unidad de energía joule y
la unidad de calor caloría.

5. Capacidad calorífica y Calor específico
Es el calor que debe recibir una sustancia para que aumente su
temperatura 1 ºC.
Capacidad calorífica (C)
Por lo tanto si una cantidad de calor Q produce un
cambio en la temperatura de una sustancia se tiene:
Unidad : [c] = cal / °C

6. 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
C aluminio = 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
Calor específico (c) Es la razón entre la capacidad calorífica (C) de un cuerpo y la
masa (m) de dicho cuerpo.
Unidad : [c] = cal / g °C
•m es la masa de la sustancia en gramos.

7. Formas de transformación del
calor
Conducción Convección Radiación
Es típica en los sólidos. Es típica de líquidos y gases. Se presenta en todos los
estados físicos.
Es la transferencia de calor
que tiene lugar por
transmisión de Energía
de unas partículas a
otras, sin desplazamiento
de éstas.
Es la transferencia de calor
que tiene lugar mediante
el movimiento de las
partículas de un fluido.
El transporte es
efectuado por moléculas
de aire.
Es la transferencia de calor
mediante ondas
electromagnéticas sin
intervención de
partículas que lo
transporte.

8. Efectos del Calor
1º.- Cambios de Estado
Fusión Vaporización
Sublimación
Solidificación Licuefacción
Sublimación
Cambios progresivos ()
Absorven Q
Cambios regresivos ()
Desprenden Q

9. Fusión Vaporización
Cambio de estado : Sólido a líquido Cambio de estado : Líquido a gas
El calor absorbido por un cuerpo en la
fusión es igual al calor cedido por
éste en la solidificación.
El calor absorbido por un cuerpo en la
vaporización es igual al calor cedido
por éste en la condensación.
Punto de fusión: Temperatura en la que
se produce la fusión (en el agua :0
ºC).
Punto de ebullición: Temperatura en la
que se produce la ebullición (en el
agua:100º C).
Mientras se produce el cambio de estado, los puntos de fusión y ebullición son cte.
Calor latente de fusión: Cantidad de
calor por unidad de masa que ha de
suministrarse a una sustancia a su
temperatura de fusión para
convertirla completamente en
líquido
Calor latente de vaporización : Cantidad
de calor por unidad de masa que ha de
suministrarse a una sustancia a su
temperatura de ebullición para
convertirla completamente en gas.
Agua :
Lf = 3.34 105 J/kg
Lf = 79.6 cal/g
Lv = 2.256 106 J/kg
Lv = 539 cal/g
Q = mLf
Q = mLv

10. Calor latente
Calor latente de cambio de estado L: Es la cantidad de calor que necesita una
unidad de masa de una sustancia para cambiar de estado. Se mide en J/Kg o bien en
cal/gr.
Q= m x L
El calor de fusión y vaporización solo se emplean en el
cambio de estado, no en aumentar la Temperatura.
100
0
-25
Fase gaseosa
Punto de
ebullición
Fase líquida
Fase sólida
Punto de fusión
T (°C)
Tiempo

11. 2º.- Dilatación Es el fenómeno por el que los cuerpos experimentan una
variación de volumen al modificar su temperatura.
Dilatación Lineal
L = Longitud final
Lo = Longitud inicial
£ = Coeficiente de Dilatación Líneal
At = incremento de temperatura = (tf - to)
Coeficiente de dilatación
lineal

12. Dilatación Superficial
S = Superficie final
So = Superficie inicial
ß = Coeficiente de Dilatación Superficial
At = Incremento de temperatura = (tf - to)
Coeficiente de dilatación
superficial
Dilatación Cúbica
V = Volumen final
Vo = Volumen inicial
y = Coeficiente de Dilatación Cúbica
At = Incremento de temperatura = (tf - to)
Coeficiente de dilatación cúbica

13. 1 • Se define temperatura como la propiedad común a los cuerpos que se
encuentran en equilibrio térmico
Temperatura

14. Equilibrio térmico
Cuando dos cuerpos a
distinta temperatura, se
ponen en contacto, al cabo
decierto tiempo se acaban
igualando sus temperaturas.
Se dice que ha logrado el
equilibrio térmico.
• Sea la temperatura del cuerpo caliente t
1, su masa m 1 y su calor específico c 1
•Sea la temperatura del cuerpo frío t 2, su
masa m 2 y su calor específico c 2
•Sea t m la temperatura final de equilibrio
Como Q cedido = Q absorbido
m 1 · c 1 · (t 1 - t m) = m 2 · c 2 · (t m - t 2)

15. 2• La temperatura es una medida del calor o energía térmica de
las partículas en una sustancia.
3• Se mide con los termómetros
4• El termómetro alcanza el equilibrio térmico con la muestra y
nos indica la temperatura de la misma

16. Escalas Termométricas
Escala Celsius (ºC)
• Establecido por Anders Celsius
en 1741
• Utiliza dos temperaturas de
referencia que se llaman puntos
fijos
• Se divide el intervalo en 100
partes ( 1 ºC )
Escala Fahrenheits (ºF)
• Utilizada en el mundo anglosajón
y emplea los mismos puntos fijos
que la escala centígrada pero los
marca con los números 32 (fusión)
y 212 (ebullición), dividiendo el
intervalo en 180 partes (1 ºF)
Escala Kelvin (ºK)
• Propuesta por Lord Kelvin en 1854. Es la
llamada escala de temperaturas absolutas. Sitúa
el 0ºK en la temperatura a la que las moléculas de
un cuerpo, no poseen

17. Otra escala termométrica. Relación entre
escalas
• Escala Réaumur (º R)
Establecida por René Antoine Réaumur, físico y naturalista francés que en 1730
popularizó el termómetro de alcohol con una escala 0 – 80, que dando la escala
dividida en 80 partes ( 1 ºR )
•Relación entre
escalas

18. Calorímetro
• Es un recipiente térmicamente aislado para evitar la fuga del calor
• Se utiliza para determinar el calor especifico de un solidó
o liquido cualquiera
Por el Principio de Regnault
Sean:
• Q1, el calor cedido por un objeto
• Q2 el calor absorbido por otro objeto
• Q3 el calor absorbido por el
calorímetro
Se cumple:
Q1 = Q2 + Q3.

19. Línea de Tiempo
1592
Galileo diseña el primer
termómetro
El Duque de Toscana, construye
el termómetro de bulbo de
alcohol con capilar sellado
1641
Fahrenheit construyó e
introdujo el
termómetro de
mercurio con bulbo
1717
1740
1765
Celsius, propuso los puntos de
fusión y ebullición del agua al
nivel del mar (P=1 atm) como
puntos fijos y una división de la
escala en 100 partes (grados).
Joseph Black introdujo
los conceptos de calor
específico y de calor
latente de cambio de
estado.

20. 1769
Se asentaron las bases para utilizar las máquinas de vapor
para mover maquinaria industrial, para el transporte
marítimo y terrestre. Watt ideó la separación entre el
expansor y el condensador y a partir de entonces empezó
la fabricación a nivel industrial.
B. Thompson (conde Rumford) rebatió la teoría
del calórico de Black diciendo que se podía
generar continuamente calor por fricción, en
contra de lo afirmado por dicha teoría.
1798
Con los concluyentes experimentos
de Mayer y Joule, se establece que el
calor es una forma de energía.
Establecen una correspondencia
entre la energía mecánica y el calor.
1842
Se adopta la temperatura del punto triple
del agua como único punto fijo para la
definición de la escala absoluta de
temperaturas y se conservó la separación
centígrada de la escala Celsius.
1967

21. Calor y Temperatura
CALOR: Energía que fluye de un cuerpo a otro
TEMPERATURA: Es una medida que indica desde y hacia donde fluirá el calor
TERMÓMETROS: Están basados en las propiedades físicas de los objetos que pueden cambiar
con la temperatura:
• Volumen de un líquido
• Longitud de un sólido
• Presión de un gas
• Resistencia eléctrica de un sólido
• Diferencia de potencial eléctrico entre dos sólidos.
Objetos en contacto intercambiarán calor hasta alcanzar
el equilibrio térmico (igual temperatura)

22. La cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de un cuerpo es proporcional
a su masa.
Principios de la Calorimetría
Primer Principio
Segundo Principio
La cantidad de calor que se
necesita para elevar la
temperatura de un cuerpo desde
un valor A hasta un valor B es
igual a la cantidad de calor que el
cuerpo cede cuando su
temperatura desciende de B a A.
A B
Q1
Q2

23. Energía
Térmica
• Es la forma de energía que interviene en los fenómenos caloríficos.
• La cantidad de energía térmica recibe el nombre de calor

24. Calor y Trabajo
CALOR TRABAJO

25. Existe equilibrio cuando la presión
del gas sobre el embolo coincide con
la presión del embolo sobre el gas
Si la presión anterior aumenta, el
émbolo se elevará, obteniéndose un
trabajo de expansión.

26. Máquinas Térmicas
Son dispositivos capaces
de llevar a cabo la
transformación del calor
en trabajo mecánico .
En todas las máquinas térmicas el sistema
absorbe calor de un foco caliente; parte de él
lo transforma en trabajo y el resto lo cede al
medio exterior que se encuentra a menor
temperatura

27. El rozamiento
transforma la energia
cinética en calor.
Suministrando calor al
cuerpo no conseguimos
que este se mueva.
Rendimientodelasmáquinas
Se llama rendimiento de una maquina térmica
al cociente entre el trabajo realizado y el calor
recibido del foco caliente.
El rendimiento solo depende de las
temperaturas T1 y T2.

28. Ley fundamental de la calorimetría
Un sistema aislado compuesto por n
cuerpos, a diferentes temperaturas,
evoluciona espontáneamente hacia un
estado de equilibrio en el que todos los
cuerpos tienen la misma temperatura. Los
calores intercambiados sumados con sus
signos dan cero
Σ Qi = 0

29. ► Q... cantidad de calor
► m... masa del cuerpo
► c... calor específico del cuerpo
► Δt... variación de temperatura
Ecuación fundamental de la
calorimetría
¿De qué factores depende la cantidad de
calor que puede transferirse a un cuerpo?
•De la masa,
•Del tipo de sustancia,
•De la diferencia de temperaturas
, ,
T m c

 Q = m c  T

30. ¿Qué cantidad de calor necesita absorber un trozo de cobre cuya masa es
0.025 g si se encuentra a una temperatura de 8ºC y se desea que alcance
una temperatura final de 20ºC? [ce = 0,093cal ]
 Q = m c  T
Q = 27,9 calorías
Q = 25 g x 0.093 cal x 12º
Q = 25 g x 0.093 cal x (20º - 8º )
0.025 Kg. = 25 g

31.  La temperatura de la superficie del Sol es de unos 6000 ºK . Exprésese esa
temperatura en la escala Fahrenheit
 
32
T
9
5
T F
C 

 
9
32
T
5
T F
C 

273,16
T
T K
C 

 
F
º
10340,33

 
255,37
T
5
9
T K
F 



32.  Un trozo de hielo de 10 [gr] y temperatura –10 [ºC] se introducen en 1,5 [Kg]
de agua a 75 [ºC]. Determine la temperatura final de la mezcla.
 
C
gr
cal
chielo º
45
,
0
  .
80
, gr
cal
L hielo
fusión 
Q1 + Q2 +Q3 + Q4 = 0
 
10)
(
0
c
m hielo
hielo 
 fusión
hieloL
m

0)
(T
c
m e
agua
hielo 
  
75
T
c
m e
agua
agua 

 .
º
94
,
73 C
T e