Calor y cantidad de calor
¿Qué es el calor?
Se entiende calor como la
energía que se traspasa de un sistema a otro o de un cuerpo a otro, una
trasferencia vinculada al movimiento de moléculas átomos y otras partículas.
Formas de propagación del
calor
Conducción
Convención
Radiación
Conducción
La conducción es la forma de
propagación del calor a través de un cuerpo sólido, debido al choque entre
moléculas.
Convección
La convección es la
propagación del calor ocasionada por el movimiento de la sustancia caliente.
Radiación
La radiación es la
propagación del calor por medio de ondas electromagnéticas esparcidas, incluso
en el vacío, a una velocidad de aproximadamente 300 mil km/s.
Ejemplos de propagación
solar
Intensidad de la radiación
solar
La energía radiante nos
llega del sol nos proporciona energía calorífica, esta se aprovecha para
calentar agua destinada para uso doméstico en algunos edificios o casas, y
también para el funcionamiento de diversos tipos de motores provistos de celdas
solares.
Transformación de la energía
solar
Actualmente, el
aprovechamiento de la energía solar por el hombre esta pleno desarrollo, pues
además de los usos señalados, también se están construyendo destiladores
solares para obtener agua potable a partir del agua de los mares.
Los destiladores solares se
utilizan la energía calorífica proveniente del sol para obtener agua potable a
partir del agua salada de los mares.
Unidades para medir el calor
Como ya sabemos, el calor es
una forma de energía llamada energía calorífica. Por tanto, las unidades para
medir el calor son las mismas del trabajo mecánico y de la energía:
Sistema internacional de
unidades (SI)
JOULE = newton metro= N
m= J
Además del joule, aún se
utilizan unidades como la caloría y el Btu, que a continuación describiremos:
Caloría:
Es la unidad de calor
aplicado a un gramo de agua para elevar su temperatura
1 °c, de 14.5 a 15.5 °c.
Kilocaloría:
Es un múltiplo de caloría y
equivale a:
1 Kcal = 1000 cal
BTU:
Es la cantidad de calor
aplicada a una libra de agua (454g) para que
eleve su temperatura u grao Fahrenheit:
1 BTU = 252 cal= 0.252 kcal
La equivalencia entre joules
y calorías, s la siguiente:
1 joule = 0.24 cal
1 caloría = 4.2 J
Capacidad calorífica
La capacidad calorífica la
cual se define como la relación existente entre la cantidad de calor Q que recibe y su correspondiente elevación
de temperatura T.
C=
Calor específico
Puesto que la capacidad calorífica
de una sustancia es la relación entre calor recibido y su variación de
temperatura; si calentamos diferentes masas de una misma sustancia, observamos
que su capacidad calorífica es distinta.
Por definición: el calor específico
Ce de una sustancia es igual a la capacidad calorífica C de dicha sustancia entre su masa m:
Ce=
como C = 
como C =
Ce= ( 𝑄)/ (𝑚 𝑇) 𝑄=𝑚𝐶𝑒 𝑇
En términos prácticos el
calor especifico se define como la cantidad de calor que necesita un gramo d𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑟 𝑠𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑢𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑒𝑛𝑡i𝑔𝑟𝑎𝑑o.
Cuadro de calores
específicos (a presión constante)
|
sustancia
|
Ce en cal/g ° c
|
|
Agua
|
1.00
|
|
Hielo
|
0.50
|
|
Vapor
|
0.48
|
|
Hierro
|
0.113
|
|
Cobre
|
0.093
|
|
Aluminio
|
0.217
|
|
Plata
|
0.056
|
|
Vidrio
|
0.199
|
|
Mercurio
|
0.033
|
|
Plomo
|
0.031
|
EJERCICIO
¿Qué
cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 12 kg para que eleve
su temperatura de 22 ° c a 90 ° c?
Datos fórmula sustitución
Q=? Q= mCe T
Q= 12000g x 0.056 cal/g °c (90 °c
– 22 °c)
M
=12kg = 12000g
T0
= 22 °c
Resultado
Tf = 90 ° C Q=
45 696
CeAg = 0.056 cal/g °c
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