Cantidad de Calor

La Cantidad de calor se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo de masa cuando su temperatura varia en un numero determinado de grados. Esta relacionada directamente con la naturaleza de la sustancia que compone el cuerpo. La dependencia de la cantidad de calor con la naturaleza de la sustancia se caracteriza por una magnitud denominada Calor especifico de la sustancia.

El calor especifico de la sustancia se representa con la letra © y se puede definir como la cantidad de calor requerida por la unidad de masa de una sustancia para variar su temperatura en 1° C el calor especifico © se expresa en unidades de energía como: Joule (j), kilocaloría (Kcal), caloría (cal), entre otras.

Como hemos visto el calor especifico también se puede expresar en unidades de masa como: Gramo (g),Kilogramo (kg),libra (lb) y en la Temperatura como : (° C).

La formula que nos permite determinar la cantidad de calor (Q) cedida o absorbida por un cuerpo de masa y calor especifico, cuando su temperatura inicial varia hasta la temperatura final se puede calcular mediante la formula:

Q= c m (TF- TI)

En donde:

C = calor especifico de una sustancia.

Q = calor.M = masa de dicha sustancia.

Ti = temperatura inicial.Tf = temperatura final.

Puesto que el calor es energía, es capaz de generar un trabajo mecánico. Para aclarar este fenómeno de ambos como funciona una maquina de vapor. El calor producido por el carbón encendido que se deposita en las toberas calienta el agua hasta hacerla hervir; el vapor producido provoca presión sobre los pistones que mueve el sistema de transmisión de la maquina y todo mecanismo.

La cantidad de calor aplicado se mide en unidades de energía: Joule Unidad de medida del sistema Internacional (SI) de energía, trabajo y calor.

Erg, Unidad de medida de energía trabajo y calor en el sistema CGS

Caloría (cal): cantidad de calor que aplica un gramo de agua eleva 1° su temperatura.

BTU, Unidad térmica británica , cantidad de calor que aplicada a una libra de agua (454g) eleva su temperatura 1°F.

Puesto que existen diversas unidades para medir el calor, se pueden establecer las siguientes equivalencias:

1 Btu = 252 cal = 0.252 kcal.1 joule = 0.24 cal.

1 joule = 1 x 10 7 ergs.1 caloría = 4.2 joules1 Btu = 778 lb . pie

Ejemplo:

un boiler con el termostato ajustado  en posición media calienta el agua a 80 BTU, ¿A cuanto equivaldrá esta unidad en a)caloría y b)Joules?

a)como 1 BTU equivale a 252 cal, entonces 80 BTU x 252cal                                                                                          1 BTU ES IGUAL: 20160 cal b) como 1 cal equivale a 4.2 J, entonces  20160 cal x 4.2 J                                                                                           1 cal ES IGUAL: 84672 J

El calor especifico

Se define calor específico (Ce) como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua Ce vale 1 cal/g º C ó 4,186 J

El calor específico puede deducirse de la ecuación anterior. Si se despeja Ce de ella resulta:     Donde:

Q = cantidad de calorm = masaT = cambio o variación de la temperatura

SUSTANCIAAGUA 1.0HIELO 0.5VAPOR 0.48COBRE 0.093                           

                                                                                                                                                                            

ALUMINIO 0.217PLATA 0.056

VIDRIO 0.199MERCURIO 0.033PLOMO 0.031                           

                                                                                                                                                                           

Ejemplos en la vida diaria.

La transmisión del calor por conducción es típica de los sólidos. Se origina por la agitación molecular provocada por el calor que se transmite progresivamente, sin modificar la distancia relativa de las moléculas

Hay materiales que conducen más que otros. Los metales son mucho más conductores del calor que otros, por ejemplo, los materiales de cerramiento de una construcción.

Hallar la cantidad de canto rodado necesario para un acumulador solar que recibe 10000 Kcal/día si se quiere alcanzar una T ° f = 75 °C y partiendo de una T ° i = 20 °C (Ce = 0.29 Cal/g. °C).

Datos:

Q = 10000 Kcal = 10000000 CalT ° f = 75 °CT ° i = 20 °CCe = 0.29 Cal/g.°Cm= ?

Fórmula:

Q = m.ce.(tf - ti)

Procedimiento y resultado:Si:

Q = m.ce.(tf - ti)m = Q/[ce.(tf - ti)]m = 10000000 cal/[(0,29 cal/g.°C).(75 °C

- 20 °C)]m = 10000000 cal/[(0,29 cal/g.°C).55 °C]m = 626959,24 gm = 626,96 kg

Videos:

Como Pudimos observar, cuando le aplicamos a un cuerpo una energía determinada este pasa de un estado al otro, en el video se mostraba hielo, al aplicarle cierta cantidad de calor este pasaba al siguiente estado, y así hasta desaparecer en vapor.

podemos decir que la cantidad de calor es un aspecto importante para el estudio de los fenómenos de la materia, ya que al observar bien un cuerpo y aplicando cierta cantidad de energía podemos ver como cambia, así al estudiar esto nos damos cuenta de los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor, aprendimos las diversas unidades de medida de calor que existen, y como resolver problemas con ellas, así como comprender cada contenido de este tema.