Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Unidad 7: Termometría. Calorimetría.
1 – TERMOMETRÍA
2 – CALORIMETRÍA
FÍSICA I
1 – TERMOMETRÍA
Es una medida del grado de agitación molécular de una sustancia.
- Es una magnitud escalar.
-Cuanto mayor sea la agitación de las moléculas de un cuerpo
� mayor será su temperatura.
Los cambios de temperatura afectan fuertemente
a las propiedades de todos los materiales
TEMPERATURA
Rama de la física que se ocupa de los métodos y medios para medir la temperatura.
Ejemplos de dos dispositivos para medir la temperatura
1 – TERMOMETRÍA
TERMÓMETROS
Es el medio más conocido o empleado para medir la temperatura.
Es un instrumento basado generalmente en el fenómeno de la dilatación que produce
el calor en la sustancia encerrada en un tubo de vidrio (mercurio, alcohol, gas, etc.).
1 – TERMOMETRÍA
ESCALAS DE TEMPERATURAS
Se eligen dos niveles de referencia:
Nivel del líquido del termómetro a la
temperatura de congelamiento del agua pura.
Nivel inferior
Nivel del líquido del termómetro a la
temperatura de ebullición del agua pura.
Nivel superior
La distancia entre ambos niveles de
referencia puede dividirse en intervalos iguales
grado
1 – TERMOMETRÍA
ESCALAS DE TEMPERATURAS
32 273
5 9 5
C F KT T T− −
= =
CT
Escala Celsius o centígrada
[°C]
KT [°K]
FT [°F]
Escala Kelvin o absoluta
Escala Fahrenheit
273K C
T T= +
1 – TERMOMETRÍA
EQUILIBRIO TÉRMICO
Dados dos cuerpos con diferentes temperaturas entre sí.
Si se ponen en contacto los cuerpos, el cuerpo con menor temperatura
se calienta y el cuerpo con mayor temperatura se enfría…
Estado en el cual se igualan las temperaturas de los dos cuerpos(se suspende el flujo de calor entre ambos cuerpos)
…el sistema tiende al equilibrio térmico
1 – TERMOMETRÍA
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Si inicialmente C está en equilibrio térmico con A y con B, entonces A y B también están en equilibrio térmico entre sí.
Dados tres cuerpos A, B y C:
2 – CALORIMETRÍA
Es una medida de la transferencia de energía de un cuerpo o sistema a otro, a causa de una diferencia de temperatura.
- Es una magnitud escalar.
CALOR
Rama de la física que se ocupa de medir la cantidad de calor generado en ciertos procesos físicos o químicos.
- La transferencia de energía ocurre siempre desde el cuerpo de mayor temperatura
hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos
cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
- Unidad de cantidad de calor � [J]
Se suele usar también la caloría [cal]:
1 cal ------------ 4,186 J
Q
CAPACIDAD TÉRMICA O CALORÍFICA
la capacidad calorífica del agua de una pileta
olímpica será mayor que la de un vaso de agua.
La capacidad calorífica de un cuerpo es la energía necesaria para aumentar la
temperatura en un grado Kelvin a una determinada cantidad de masa de una sustancia.
Indica la mayor o menor dificultad que presenta un cuerpo para
experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.
Es una medida de la inercia térmica.
- depende no solo del tipo de sustancia, sino también de la cantidad de masa del cuerpo.
2 cal/°C significa que se requieren 2 calorías para elevar
en 1°C una cierta cantidad de masa de una sustancia.Ejemplo:
Ejemplo:
0
limT
Q dQC
T dT∆ →
= =∆
Q : Calor absorbido por el sistema
- Unidad � [J/°K] o [cal/°C]
2 – CALORIMETRÍA
CALOR ESPECÍFICO
El calor específico de un cuerpo es la energía necesaria para aumentar la
temperatura en un grado Kelvin a la unidad de masa de una sustancia.
5 cal/g.°C significa que se requieren 5 calorías para elevar
en 1°C un gramo de una sustancia.Ejemplo:
1 dQ Cc
m dT m= =
c
Q : Calor absorbido por el sistema
- Unidad � [J/kg.°K] o [cal/g.°C]
2 – CALORIMETRÍA
CANTIDAD DE CALOR
Q mc T= ∆
Calor requerido para cambiar la temperatura de la masa m
Si y ���� ingresa calor en el cuerpo y aumenta su temperatura.0Q > 0T∆ >
Si y ���� sale calor del cuerpo y disminuye su temperatura.0T∆ <
2 – CALORIMETRÍA
Q
0Q <
2 – CALORIMETRÍA
FASE
Sin embargo, el calor también interviene en los cambios de fase de la materia.
Hasta aquí vimos la transferencia de energía (calor)
durante los cambios de temperatura.
Fase estado específico de la materia
� sólido
� líquido
� gaseoso
Ejemplo: El compuesto H2O existe en la fase sólida como hielo, en la fase líquida
como agua y en la fase gaseosa como vapor de agua.
2 – CALORIMETRÍA
CAMBIOS DE FASE
Cambio de Fase transición de una fase a otra.
La materia sigue siendo la misma… lo que cambia es su estado físico.
2 – CALORIMETRÍA
CAMBIOS DE FASE
Cambio de Fase transición de una fase a otra.
2 – CALORIMETRÍA
CAMBIOS DE FASE
Para que una masa m de material cambie de fase a la misma temperatura se debe
agregarle o quitarle una cantidad de calor:
El principio básico de la calorimetría es la conservación de la energía.
En un sistema aislado, cuyas i partes interactúan intercambiando calor, la suma
algebraica de los Qi para todas las partes del sistema debe ser cero:
Para una presión dada, los cambios de fase se dan a una temperatura definida,
acompañada por absorción o emisión de calor, y un cambio de volumen y densidad.
Q mL= ±Transferencia de calor en un cambio de fase
L: calor latente [J/kg]
Si ���� ingresa calor en el cuerpo.0Q >
Si ���� sale calor del cuerpo.0Q <
0i
Q =∑
MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
La transmisión del calor entre dos o más cuerpos con diferentes temperaturas requiere
el contacto directo entre éstos. Tiene lugar sin que haya transporte de masa.
� Conducción Térmica
� Convección Térmica
Depende del movimiento de una masa de una región a otra. Se da exclusivamente en
los fluidos.
� Radiación Térmica
La transferencia de calor es debida a la radiación electromagnética.
Sistema de calefacción de aire caliente. Flujo de sangre en el cuerpo.Ejemplo:
Hielera portátil. Dos barras de acero en contacto.Ejemplo:
La luz del Sol.Ejemplo:
2 – CALORIMETRÍA
MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
2 – CALORIMETRÍA