Nombre Alumna:

López Velázquez Yaquelin Nereyda

Especialidad:

Ofimática

Nombre de materia:

Física

Catedrático:

Maugro Joseim Gómez Roblero

Fecha de entrega:

25 de noviembre del 2015

Investigación

-Termología- Temperatura- Calor- Escalas termométricas y dilatación- Cantidad de calor

CBTis 243

ÍNDICE

Introducción1

Termología2-5

Temperatura6-7

Calor8-10

Escalas Termométricas11-14

Dilatación15-18

Cantidad de calor18-27

Conclusión 28

Referencias consultadas 29

OBJETIVOS

Lo que se pretende con esta investigación es:

Saber más sobre estos temas ya que hemos oído sobre algunos de estos pero

tenemos algunas dudas.

Donde se aplica en nuestra vida cotidiana.

Conocer cómo se relaciona con el ambiente.

Ver los estados de agregación presentes en algunos temas.

Observar como todo se relaciona en los cambios que surgen en las

sustancias.

INTRODUCCIÓN

En esta investigación se hablara sobre los temas -Termología- Temperatura- Calor-

Escalas termométricas y dilatación- Cantidad de calor, las cuales son temas muy

interesantes por la manera en cómo se relaciona con los cambios de las sustancias

presentes en el ambiente estos tienen que ver ya que como es con el calor hacemos

derretir alguna sustancia que está en estado sólido y convertirlo en estado líquido o

es la que sentimos cuando estamos a una temperatura elevada.

Cada sustancia tiene una cierta temperatura dependerá del estado en el que este la

sustancia o el cuerpo ya sea que este caliente o frio. La ciencia que estudia la

temperatura de los cuerpos o sustancias es la termología. El termómetro es utilizado

para medir la temperatura este lo utilizamos muchos de nosotros en algunas

ocasiones y es muy útil y fácil de utilizar.

La temperatura se puede medir con las escalas termométricas y para ello utilizamos

como lo he mencionado anteriormente el termómetro. La dilatación es el aumento o

disminución de la temperatura en una sustancia que hace que las dimensiones del

cuerpo cambien.

La cantidad de calor dependerá de cuanto calor tenga la sustancia o cuerpo

dependiendo en qué estado este o a qué estado se esté convirtiendo.

TERMOLOGÍA:

1

Palabra termología se podrá apreciar que es un vocablo compuesto, en donde su

prefijo termo significa calor y logia significa estudio, conociendo esto podemos

afirmar que la termología es el estudio de la temperatura que presentan los cuerpos

que conforman al mundo.

Siendo entonces la termología el estudio de la temperatura se debe tener en cuenta

que esta última es conocida como una magnitud física que permite conocer cuál es el

grado calórico que puede presentar un cuerpo o un sistema, es decir, posibilita saber

cuándo algo está frío o caliente, y es importante resaltar que la temperatura está

asociada a la agitación o movimiento que existe entre las moléculas que conforman

un cuerpo o sustancia, mientras mayor sea el dinamismo o movimiento (energía

cinética) de las partículas de un cuerpo, mayor será la temperatura que presente.

La termología pretende explicar cuáles son los fenómenos en los que interviene el

calor e indicar cuales son los efectos que produce en la materia, por ejemplo

teniendo agua a temperatura ambiente las moléculas que están presente en ella

interactúan entre sí pero de un modo “calmado”, al aplicarles un aumento de

temperatura (calor) estas partículas comienzan a desplazarse de manera rápida

rebotando unas con otras, esto es debido a que al calentar el cuerpo aumenta su

energía térmica (que es la agitación presente en las moléculas que componen a un

cuerpo). El rebote entre moléculas que mencionamos anteriormente es conocido

como dilatación térmica y ocurre cuando al cambiar la temperatura de una sustancia

(bien sea añadiendo frío o calor) las partículas que lo componen necesitan mayor

espacio y terminan alejándose unas de otras y aumenta el volumen de la sustancia u

objeto.

Aplicación en la vida diaria:2

Termómetro es un aparato que permite medir la temperatura de los cuerpos.

Una escala termométrica corresponde a un conjunto de valores numéricos donde

cada uno de dichos valores se asocia a una temperatura.

Para graduar a las escalas se eligió, para puntos fijos, dos fenómenos que se

reproducen siempre en las mismas condiciones: la fusión del hielo y la ebullición del

agua, ambos bajo presión normal.

1er. Punto Fijo: corresponde a la temperatura de fusión del hielo, llamado punto del

hielo.

2do. Punto Fijo:: corresponde a la temperatura de ebullición del agua, llamado punto

de vapor.

3

El intervalo de 0ºC a 100ºC y de 273K a 373K está dividido en 100 partes iguales y  

cada una de las divisiones corresponde a 1ºC y 1K, respectivamente. En la escala

Fahrenheit el intervalo de 32ºF a 212ºF está dividido en 180 partes.

La escala Fahrenheit es generalmente utilizada en los países de habla inglesa. La

escala Kelvin es llamada escala absoluta de temperatura.

Ecuación Termométrica:

Podemos relacionar la temperatura de un cuerpo con la propiedad termométrica por

la función de 1er. grado: t = aG + b

Donde: a y b son constantes y a ¹ 0.

G es la grandeza termométrica.

t es la temperatura.

Ejemplo:

Una masa m=1.5 kg de agua experimenta la transformación ABCD representada en

la figura. El calor latente de vaporización del agua es Lv = 540 cal/g, el calor

específico del agua es c = 1 cal/gºC y el del vapor de agua es cv = 0.482 cal/gºC.

4

5

TEMPERATURA:

La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la

sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un

cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de frío,

y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no debemos

confundir la temperatura con el calor.

Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en

contacto, se producen una transferencia de energía, en forma de calor, desde el

cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se

igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la

energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.

La medida el instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el

termómetro.

Los termómetros de líquido encerrado en vidrio son los más populares; se basan en

la propiedad que tiene el mercurio, y otras sustancias (alcohol coloreado, etc.), de

dilatarse cuando aumenta la temperatura. El líquido se aloja en una burbuja -bulbo-

conectada a un capilar (tubo muy fino). Cuando la temperatura aumenta, el líquido se

expande por el capilar, así, pequeñas variaciones de su volumen resultan claramente

visibles. Escalas Actualmente se utilizan tres escalas para medir al temperatura, la

escala Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, la Fahrenheit se usa

en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico.

Aplicación de la temperatura:

Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A

menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo, esto no es

así. El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos

diferentes.

6

Como ya dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo,

mientras que la temperatura es la medida de dicha energía. El calor depende de la

velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura

no depende del tamaño, ni del número ni del tipo.

Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamaño, la

temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100° C, pero el que tiene más agua

posee mayor cantidad de calor.

7

Al aplicar calor sube la temperatura

CALOR:

Es aquello que siente un ser vivo ante una temperatura elevada. La física entiende el

calor como la energía que se traspasa de un sistema a otro o de un cuerpo a otro,

una transferencia vinculada al movimiento de moléculas, átomos y otras partículas.

En este sentido, el calor puede generarse a partir de una reacción química (como la

combustión), una reacción nuclear (como aquellas que se desarrollan dentro del Sol)

o una disipación (ya sea mecánica, fricción, o electromagnética, microondas).

Es importante tener en cuenta que los cuerpos no tienen calor, sino energía interna.

Cuando una parte de esta energía se transfiere de un sistema o cuerpo hacia otro

que se halla a distinta temperatura, se habla de calor. El traspaso de calor se

producirá hasta que los dos sistemas se sitúen a idéntica temperatura y se alcance el

denominado equilibrio térmico.

Ejemplos en la vida diria:

Transferencia: En los tipos comunes, tales como intercambiadores de coraza y

tubos y los radiadores de automóvil, la transferencia de calor se realiza

fundamentalmente por conducción y convección desde un fluido caliente a otro frío

que está separado por una pared metálica.

8

Calderas: Las calderas de vapor son unas de las primeras aplicaciones de los

intercambiadores de calor. Con frecuencia se emplea el término generador de vapor

para referirse a las calderas en las que la fuente de calor es una corriente de un flujo

caliente en vez de los productos de la combustión a temperatura elevada.

Condensadores: Los condensadores se utilizan en

aplicaciones tan variadas como plantas de fuerza

de vapor, plantas de proceso químico y plantas

eléctricas nucleares para vehículos espaciales.

9

Unidades de medida:

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la misma

que la de la energía y el trabajo: el Joule.

Otra unidad ampliamente utilizada para medir la cantidad de energía térmica

intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que

suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura 1 °C. Diferentes

condiciones iniciales dan lugar a diferentes valores para la caloría. La caloría también

es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal), que se

conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición.

1 kcal = 1000 cal

Joule, tras múltiples experimentaciones en las que el movimiento de unas palas,

impulsadas por un juego de pesas, se movían en el interior de un recipiente con

agua, estableció el equivalente mecánico del calor, determinando el incremento de

temperatura que se producía en el fluido como consecuencia de los rozamientos

producidos por la agitación de las palas:

1 cal = 4,184 J1

El BTU (unidad térmica británica), es una medida para el calor muy usada en

Estados Unidos de América y en muchos otros países de América. Se define como la

cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para aumentar su

temperatura en un grado Fahrenheit' y equivale a 252 calorías.

10

ESCALAS TERMOMÉTRICAS:

Se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para este fin,

se utiliza el termómetro, que es un instrumento que se basa en el cambio de alguna

propiedad de la materia debido al efecto del calor; así se tiene el termómetro de

mercurio y de alcohol, que se basan en la dilatación, los termopares que deben su

funcionamiento al cambio de la conductividad eléctrica, los ópticos que detectan la

variación de la intensidad del rayo emitido cuando se refleja en un cuerpo caliente.

Para poder construir el termómetro se utiliza el Principio Cero de la Termodinámica

que dice: "Si un sistema A que está en equilibrio térmico con un sistema B, está en

equilibrio térmico también con un sistema C, entonces los tres sistemas A, B y C

están en equilibrio térmico entre sí".

Propiedades termométricas

Una propiedad termométrica de una sustancia es aquella que varía en el mismo

sentido que la temperatura, es decir, si la temperatura aumenta su valor, la propiedad

también lo hará, y viceversa.

Sistema aislado térmicamente: Se denomina sistema a cualquier conjunto de materia

limitado por una superficie real o imaginaria. Todo aquello que no pertenece al

sistema pero que puede influir en él se denomina medio ambiente.

Se puede definir el calor como la energía transmitida hacia o desde un sistema,

como resultado de una diferencia de temperaturas entre el sistema y su medio

ambiente. Así como se define un sistema aislado o sistema cerrado como un sistema

en el que no entra ni sale materia, un sistema aislado térmicamente o S.A.T. se

define como un sistema en el que no entra ni sale calor. Un ejemplo clásico que

11

simula un sistema aislado térmicamente es un termo que contiene agua caliente,

dado que el agua no recibe ni entrega calor al medio ambiente.

Una propiedad importantes de un S.A.T. es que, dentro de él, la temperatura siempre

se mantiene constante después de transcurrido un tiempo suficientemente largo. Si

dentro del S.A.T. hay más de una temperatura, al cabo de dicho tiempo, el S.A.T.

tendrá sólo una temperatura llamada temperatura de equilibrio, y se dirá entonces

que el sistema llegó al equilibrio térmico. En general, un sistema está en equilibrio

térmico cuando todos los puntos del sistema se hallan a la misma temperatura, o

dicho de otra forma, cuando las propiedades físicas del sistema que varían con la

temperatura no varían con el tiempo.

Aplicación de las escalas termométricas

La relación existente entre las escalas termométricas más empleadas permite

expresar una misma temperatura en diferentes formas, esto es, con resultados

numéricos y con unidades de medida distintas. Se trata, en lo que sigue, de aplicar

las ecuaciones de conversión entre escalas para determinar la temperatura en

grados Celsius y en grados Fahrenheit de un cuerpo, cuyo valor en Kelvin es de

77 K.

1.1.- Para la conversión de K en °C se emplea la ecuación:

t(°C) = T(K) - 273

es decir:

t(°C) = 77 - 273 = - 196 °C

1.2.- Para la conversión en °F se emplea la ecuación:

t(°F) = 1,8 · t(°C) + 32

12

t(°F) = 1,8 · (- 196) + 32 = - 320,8 °F

Ejemplos de las termométricas:

Para medir la temperatura existe un instrumento llamado termómetro. Este

instrumento está formado por un capilar muy fino en el interior de un tubo de vidrio,

ambos extremos están cerrados y en uno de ellos se estrecha y el capilar tiene un

bulbo con mercurio, el cual se dilata al más mínimo cambio de temperatura.

Existen tres escalas termométricas conocidas y estas son:

1. Escala Celsius o centígradas: la más usada, toma como referencia el punto de

fusión del agua para indicar la temperatura mínima, es decir 0 ºC, y considera

el punto de ebullición del agua para indicar la temperatura más alta, o sea 100

ºC. Es una escala que considera valores negativos para la temperatura,

siendo el valor más bajo de -273 ºC.

2. Escala Fahrenheit o Anglosajona: Es una escala que tiene 180º de diferencia

entre el valor mínima y el máximo del termómetro. También relaciona los

puntos de fusión y ebullición del agua para indicar los valores de temperatura.

El valor mínimo es a los 32 ºF y el máximo a los 212 ºF. Al igual que la escala

Celsius, tiene valores negativos de temperatura.

3. Escala Kelvin o Absolutas: una escala que no tiene valores negativos. El punto

de fusión del agua en esta escala es a los 273 ºK y el punto de ebullición es a

los 373 ºK y la mínima temperatura es 0º K que para la escala Centígrada

resulta ser a los -273 ºK.

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Ecuaciones que la relacionan las diferentes escalas

a) entre las escalas Celsius y Kelvin:

ºK = ºC + 273 ºC = ºK - 273

b) entre las escalas Celsius y Fahrenheit:

ºC = 5

(ºF - 32) 9

14

DILATACIÓN:

De una forma general, cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo (sólido o

líquido), aumentamos la agitación de las partículas que forman ese cuerpo. Esto

causa un alejamiento entre las partículas, resultando en un aumento en las

dimensiones del cuerpo (dilatación térmica). Por otra parte, una disminución en la

temperatura de un cuerpo, acarrea una reducción en sus dimensiones  (construcción

térmica)

En la construcción civil, por ejemplo, para prevenir posibles  trincas y rupturas por

causa de dilatación térmica de los materiales, se utilizan “folgas” llamadas como

juntas de dilatación.

Tipos de Dilatación

1. Dilatación Lineal

2. Dilatación Superficial

3. Dilatación Volumétrica

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1.1.- Dilatación Lineal

Más allá que la dilatación de un sólido suceda en todas las dimensiones, puede

predominar la dilatación de apenas una de sus dimensiones sobre las demás. O aún,

podemos estar interesados en una única dimensión del sólido. En este caso,

tenemos la dilatación lineal (DL)

1.2.- Dilatación Superficial

La dilatación superficial corresponde a la variación del área de una placa, cuando

sometida a una variación de temperatura. Las figuras a continuación, representan

una placa rectangular a temperatura To a temperatura T >To.

1.3.- Dilatación Volumétrica

En este tipo de dilatación, vamos a considerar la variación del volumen, esto es, la

dilatación en las tres dimensiones del sólido (longitud ancho y altura). Veamos el

ejemplo del cuadro debajo:

16

Relación entre Coeficientes

Dilatación de los Líquidos

Los sólidos tienen forma propia y volumen definido, pero los líquidos tienen

solamente volumen definido. Así, el estudio de la dilatación térmica de los líquidos es

realizado solamente en relación a la dilatación volumétrica. Esta obedece a una ley

idéntica a la dilatación volumétrica de un sólido o sea, la dilatación volumétrica de un

líquido podrá ser calculada por las mismas fórmulas de la dilatación volumétrica de

los sólidos.

Veamos en esta tabla, el coeficiente de dilatación de algunos líquidos, medidos en

Veja na tabela abaixo, o coeficiente de dilatação de alguns líquidos, medido em oC -1

Agua 1,3 . 10-4

Mercurio 1,8 . 10-4

Glicerina 4,9 . 10-4

Benceno 10,6 . 10-4

Alcohol 11,2 . 10-4

Acetona 14,9 . 10-4

Petróleo 10 . 10-4

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Dilatación del Agua

En países donde los inviernos son rigurosos, muchas personas dejan sus grifos

goteando para no permitir que el agua contenida en el sistema de cañerías se

congele, debido al pequeño flujo de agua que gotea y evitar que explote la

instalación sanitaria.

De la misma forma, en las laderas rocosas de estos países, con la llegada del

invierno, las aguas que se infiltran en las rajaduras  de la roca se congelan y

aumentan su volumen, provocando los desmoronamientos.

En regla general, al elevar la temperatura de una sustancia, se verifica una dilatación

térmica.

En tanto, el agua al ser calentada desde 0 ºC a 4 ºC, se contrae constituyéndose una

excepción al caso general. Este fenómeno puede ser aplicado de la siguiente forma:

En estado sólido, los átomos de oxígeno, que son muy electronegativos, se unen a

los átomos de hidrógeno a través de un enlace que se llama puente de hidrógeno. En

consecuencia de esto, entre las moléculas, se forman grandes vacíos, aumentando

el volumen externo (aspecto macroscópico)

Cuando el agua es calentada de 0 ºC a 4 ºC, los puentes de hidrógeno se rompen y

las moléculas pasan a ocupar los vacíos existentes, provocando así una contracción.

Por tanto, en el intervalo 0 ºC a 4 ºC,, ocurre excepcionalmente una disminución de

volumen. Pero de 4 ºC a 100 ºC, el agua se dilata normalmente.

Los diagramas a continuación ilustran el comportamiento del volumen y de la

densidad en función de la temperatura.

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CANTIDAD DE CALOR

Cuando una sustancia se está fundiendo o

evaporándose está absorbiendo cierta

cantidad de calor llamada calor latente de

fusión o calor latente de evaporación,

según el caso. El calor latente, cualquiera

que sea, se mantiene oculto, pero existe

aunque no se manifieste un incremento en

la temperatura, ya que mientras dure la

fundición o la evaporación de la sustancia

no se registrará variación de la misma.

Para entender estos conceptos se debe conocer muy bien la diferencia entre calor y

temperatura.

En tanto el calor sensible es aquel que suministrado a una sustancia eleva su

temperatura.

La experiencia ha demostrado que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un

cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución) de

temperatura que experimenta.

La expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica:

Q = m·Ce·(Tf-Ti)

En palabras más simples, la cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo se

calcula mediante esta fórmula, en la cual m es la masa, Ce es el calor específico, Ti

es la temperatura inicial y Tf la temperatura final.  Por lo tanto  Tf – Ti = ΔT (variación

de temperatura).

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Calor: una forma de energía.

Nota: La temperatura inicial (Ti) se anota también como T0 o como t0.

Si Ti > Tf el cuerpo cede calor Q < 0

Si Ti < Tf el cuerpo recibe calor Q > 0

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/gº C ó 4,186 J.

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

resulta:

Calor latente de fusión

Para que un sólido pase al estado líquido debe absorber la energía necesaria a fin de

destruir las uniones entre sus moléculas. Por lo tanto, mientras dura la fusión no

aumenta la temperatura. Por ejemplo, para fundir el hielo o congelar el agua sin

cambio en la temperatura, se requiere un intercambio de 80 calorías por gramo, o 80

kilocalorías por kilogramo.

El calor requerido para este cambio en el estado físico del agua sin que exista

variación en la temperatura recibe el nombre de calor latente de fusión o

simplemente calor de fusión del agua.

Esto significa que si sacamos de un congelador cuya temperatura es de –6° C un

pedazo de hielo de masa igual a 100 gramos y lo ponemos a la intemperie, el calor

existente en el ambiente elevará la temperatura del hielo, y al llegar a 0° C y seguir

recibiendo calor se comenzará a fundir.

20

A partir de ese momento todo el calor recibido servirá para que la masa de hielo se

transforme en agua líquida. Como requiere de 80 calorías por cada gramo (ver

cuadro), necesitará recibir 8.000 calorías del ambiente para fundirse completamente.

Cuando esto suceda, el agua se encontrará aún a 0° C y su temperatura se

incrementará sólo si se continúa recibiendo calor, hasta igualar su temperatura con el

ambiente.

Calor de fusión de cada sustancia

El calor de fusión es una propiedad característica de cada sustancia, pues según el

material de que esté hecho el sólido requerirá cierta cantidad de calor para fundirse.

Por definición: el calor latente de fusión de una sustancia es la cantidad de calor que

requiera ésta para cambiar 1 gramo de sólido a 1 gramo de líquido sin variar su

temperatura.

Los cálculos pertinentes se realizan utilizando las fórmulas:

Donde λf = calor latente de fusión en cal/gramo.

Q = calor suministrado en calorías.

m = masa de la sustancia en gramos.

En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor latente de fusión para

diferentes sustancias.

Sustancia    λf en cal/gr.

Agua                                                         80

Hierro                                                       6

Cobre                                                       42

21

Plata                                                         21

Platino                                                     27

Oro                                                           16

Mercurio                                                  2,8

Plomo                                                      5,9

 

Calor latente de solidificación

Como lo contrario de la fusión es la solidificación

o congelación, la cantidad de calor requerida por

una sustancia para fundirse, es la misma que

cede cuando se solidifica.

Por lo tanto, con respecto a una sustancia el

calor latente de fusión es igual al calor latente de

solidificación o congelación.

 Ejercicio 1

Calcular la cantidad de calor que se requiere

para transformar 100 gramos de hielo que están

a –15° C de temperatura en agua a 0° C.

Desarrollo

Para que el hielo eleve su temperatura de –15° C hasta el punto de fusión a 0° C, se

necesita una cantidad de calor que se calcula con la ecuación

Q = m Ce ΔT.

Donde

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Calor latente de fusión para el

agua: 80 cal/g.

Q = calor requerido (en calorías)

Ce = Calor específico (en cal/gº C)

ΔT = variación de temperatura  o Tf – Ti (en grados C)

Q1 = 100 g x 0,50 cal/g° C x 15° C = 750 calorías.

Luego, para que el hielo se funda y se tenga agua a 0° C, se aplica la ecuación

Q = mλf   (el calor latente de fusión para el agua, según el cuadro anterior, es 80

cal/g) entonces:

Q2 = 100 gr x 80 cal/gr = 8.000 cal

Así, el calor total requerido es:

Q1 + Q2 = 750 cal + 8.000 cal = 8.750 calorías.

 

Calor latente de vaporización

A una presión determinada todo líquido calentado

hierve a una temperatura fija que constituye su

punto de ebullición. Este se mantiene constante

independientemente del calor suministrado al

líquido, pues si se le aplica mayor cantidad de

calor, habrá mayor desprendimiento de burbujas

sin cambio en la temperatura del mismo.

Cuando se produce la ebullición se forman

abundantes burbujas en el seno del líquido, las

cuales suben a la superficie desprendiendo vapor.

Si se continúa calentando un líquido en ebullición, la temperatura ya no sube, esto

provoca la disminución de la cantidad del líquido y aumenta la de vapor.

Al medir la temperatura del líquido en ebullición y la del vapor se observa que ambos

estados tienen la misma temperatura; es decir; coexisten en equilibrio

termodinámico.

A presión normal (1 atm = 760 mm de Hg), el agua ebulle (hierve) y el vapor se

condensa a 100° C, a esta temperatura se le da el nombre de punto de ebullición

del agua. Si se desea que el agua pase de líquido a vapor o viceversa sin variar su

temperatura, necesita un intercambio de 540 calorías por cada gramo. Este calor

necesario para cambiar de estado sin variar de temperatura se llama calor latente

de vaporización del agua o simplemente calor de vaporización.

Por definición el calor latente de vaporización de

una sustancia es la cantidad de calor que requiere

para cambiar 1 gramo de líquido en ebullición a 1

gramo de vapor, manteniendo constante su

temperatura.

Los cálculos pertinentes se realizan utilizando las

fórmulas:

Donde

λv = calor latente de vaporización en cal/g

Q = calor suministrado en calorías

m = masa de la sustancia en gramos.

23

24

Ebullición natural.

Como lo contrario de la evaporación es la condensación, la cantidad de calor

requerida por una sustancia para evaporarse es igual a la que cede cuando se

condensa, por lo tanto, en ambos el calor latente de condensación es igual al

calor latente de vaporización para dicha sustancia.

En el cuadro siguiente se dan valores del calor latente de vaporización de algunas

sustancias.

Calor latente de vaporización de algunas sustancias

Sustancia                          λv en cal/gr

Agua                                             540

Nitrógeno                                     48

Helio                                             6

Aire                                              51

Mercurio                                      65

Alcohol etílico                            204

Bromo                                         44       

 Ejercicio 2

Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gramos de hielo a –0°

C en vapor a 130° C.

Desarrollo

Para que el hielo eleve su temperatura de –10° C hasta el punto de fusión a 0° C

necesita una cantidad de calor igual a:

Q1 = m CeΔT = 100 g x 0,50 cal/g° C x 10° C = 500 cal.

En seguida, para calcular el calor que se requiere para que el hielo se funda y se

tenga agua a 0° C, se aplica la ecuación

25

Q = mλf.

Q2 = 100 g x 80 cal/g = 8.000 cal.

 Agua en ebullición

Siguiendo con el ejercicio, el calor que

requiere el agua a fin de elevar su

temperatura de 0° C hasta el punto de

ebullición de 100° C, se calcula con la

ecuación

Q = m CeΔT

Q3 = 100 g x 1 cal/g°C x 100 ° C = 10.000

calorías.

Ahora, para calcular el calor necesario para

vaporizar el agua a 100° C se utiliza la ecuación: Q = mλv

Q4 = 100 gr x 540 cal/g = 54.000 cal.

Vapor de agua

El vapor de agua obtenido se mantiene a 100º C (está en equilibrio térmico), pero si

quisiéramos aumentar esa temperatura, por ejemplo, hasta 130º C, el calor que se

necesita para calentar el vapor desde 100° C hasta 130° C se calcula mediante la

ecuación:

Q = m CeΔT

Q5 = 100 gr x 0,499 cal/g° C x 30° C = 1.497 calorías.

26

Agua en ebullición (hirviendo).

En resumen, el calor total que se requiere para transformar 100 gramos de hielo a –

10° C de temperatura en vapor a 130° C se encuentra sumando todos los calores

aplicados.

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CONCLUSIÓN

Como conclusión llegue que estos temas están relacionadas entre sí ya que todos se

basan en el calor aplicado en una sustancia o cuerpo ya sea la cantidad que tiene

para así poder medirlo o saber cuánto tiene con el termómetro muy utilizado para ello

hay medidas para poder medir esto las escalas termométricas es una de las más

utilizadas.

También los estados de agregación de la materia se relacionan con esto porque su

temperatura depende del estado en que este la sustancia o el cuerpo ya sea que

este frio o caliente. Entre más frio este menor será su escala termométrica y entre

más caliente este mayor será su escala termométrica.

Al saber sobre estos temas nos damos cuenta que está muy relacionada con nuestra

vida diaria ya que nosotros en todo momento tenemos diferente temperatura o

cuando tenemos fiebre utilizamos el termómetro para medir la cantidad de calor que

tiene nuestro cuerpo en ese momento o cualquier otro cuerpo cambia de temperatura

cuando hervimos una olla con agua, el agua en ese momento esta fría pero cuando

hierve empieza a calentarse y a evaporarse, va cambiado su estado de reposo y su

temperatura.

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REFERENCIAS CONSULTADAS

http://fisica.laguia2000.com/termodinamica/termologia

https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

https://es.wikipedia.org/wiki/Calor

https://fuentesfisica.wikispaces.com/ESCALAS+TERMOM%C3%89TRICAS?

responseToken=01c6906550bf6341cf27c87c5251d81ce

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calor_Cantidad.html

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