Temperatura y Calor
Objetivo: Aplicar pruebas en el funcionamiento de un termometro para dirferenciar los estados de calor y temperatura.
La temperatura es la medida de la energía cinética promedio de las partículas de un sistema, indicando el estado térmico de un cuerpo. El calor, en cambio, es la transferencia de esa energía térmica entre dos sistemas con diferentes temperaturas. Mientras la temperatura es una propiedad de un objeto, el calor es un proceso dinámico de energía en tránsito que se transfiere por conducción, convección o radiación.
Temperatura Definición: Es la medida de la agitación de las moléculas; a mayor agitación, mayor temperatura. Función: Indica el grado de frío o calor de un cuerpo. Medición: Se mide en escalas como Kelvin (K), Celsius (°C) o Fahrenheit (°F). Microscópico: A nivel microscópico, la temperatura es el promedio de la energía cinética de las moléculas.
Calor Definición:
Es la energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro con diferente temperatura. Función:
Es energía en tránsito, no una propiedad inherente a un objeto. Transferencia:
Puede ocurrir por conducción (en sólidos), convección (en fluidos) o radiación (ondas electromagnéticas). Medición:
En el Sistema Internacional, se mide en Joules (J). También se usa la caloría (cal), que es la energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius.
Relación entre calor y temperatura 1. La temperatura de un cuerpo solo cambia si hay una transferencia de calor. 2. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. 3. La cantidad de calor necesaria para un cambio de temperatura depende del calor específico del material, es decir, cuánta energía se necesita para aumentar la temperatura de 1 gramo de esa sustancia en 1 grado.
Ejemplo: Imagina una taza de café caliente y una piscina de agua templada. Ambos pueden estar a la misma temperatura, pero el océano templado tiene mucho más calor porque contiene una cantidad de moléculas mucho mayor, y por lo tanto, una suma total de energía mucho mayor.
Temperatura y Equilibrio terminico
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas de una sustancia, mientras que el equilibrio térmico es el estado en el que dos cuerpos en contacto alcanzan la misma temperatura, cesando así la transferencia de calor entre ellos. Esto ocurre porque el calor fluye naturalmente del cuerpo más caliente al más frío hasta que la energía cinética de sus partículas se iguala en ambos sistemas.
Temperatura:
Es una propiedad macroscópica que indica el grado de calor o frío de un cuerpo. A nivel microscópico, representa la energía cinética promedio de las partículas que componen el cuerpo. Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta, sus partículas se mueven más rápido.
Equilibrio Térmico:
Se produce cuando dos o más cuerpos, inicialmente a diferentes temperaturas, entran en contacto y comparten energía térmica. El calor siempre fluye del cerpo con mayor temperatura al cuerpo con menor temperatura. Este flujo de energía continúa hasta que ambos cuerpos alcanzan la misma temperatura final, momento en el que la transferencia de calor se detiene. El equilibrio térmico se puede alcanzar entre diferentes sustancias, entre un cuerpo y su entorno, o entre diferentes partes de un mismo sistema.
Ejemplo: Si colocas un vaso de agua caliente en una habitación fría, el calor fluirá del agua al aire circundante. A medida que el agua se enfría y el aire se calienta, ambos llegarán eventualmente a la misma temperatura. En ese punto, se dice que el agua y el aire han alcanzado el equilibrio térmico, y ya no hay transferencia neta de calor entre ellos.
Conducciòn, Radiciòn y convecciòn
La conducción es la transferencia de calor por contacto directo sin movimiento de materia, La convección es la transferencia de calor por el movimiento de fluidos (líquidos o gases), La radiación es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas que no necesitan un medio.
Convección
Qué es? Transferencia de calor mediante el movimiento de la propia materia que transporta el calor. Cómo ocurre: Se produce en fluidos (líquidos o gases). Cuando el fluido se calienta, se expande, se vuelve menos denso y asciende, mientras que el fluido frío desciende para ser calentado, creando así un ciclo de movimiento. Ejemplo:
El agua en una cacerola se calienta por convección; el agua del fondo, al calentarse, sube y el agua más fría desciende.
Conducción
Qué es: Transferencia de calor por contacto entre partículas. Cómo ocurre: El calor se mueve de una parte más caliente a una más fría a través de un sólido, pasando energía por colisión de partículas sin que estas se muevan de lugar. Ejemplo: Al tocar una cuchara que está dentro de una taza de café caliente, la cuchara se calienta por el contacto directo con el café.
Radiación
Qué es:Transferencia de energía por medio de ondas electromagnéticas o fotones. Cómo ocurre: El calor viaja a través del espacio, incluso en el vacío. Los cuerpos a alta temperatura emiten radiación (ondas electromagnéticas) y esta energía es absorbida por otros cuerpos, aumentando su temperatura. Ejemplo: El calor que emite el Sol y que llega a la Tierra es un ejemplo de radiación térmica.
Ley cero de la Termodinámica
Establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces los dos primeros también están en equilibrio térmico entre sí. Este principio es fundamental para la medición de la temperatura, ya que permite el desarrollo de los termómetros, y sirve para definir la temperatura como la propiedad que indica cuándo un sistema ha alcanzado el equilibrio térmico.
Enunciado del principio: Si el sistema A está en equilibrio térmico con el sistema C, y el sistema B también está en equilibrio térmico con el sistema C, entonces el sistema A y el sistema B están en equilibrio térmico.
Aplicación práctica (el termómetro): Esta ley permite el uso de un termómetro como el tercer sistema (C) para medir la temperatura de otros sistemas (A y B). Cuando un termómetro se pone en contacto con un objeto, se establece un equilibrio térmico. La temperatura medida en el termómetro es la temperatura del objeto, ya que ambos han alcanzado la misma temperatura.
Importancia de la ley cero: Proporciona una base para la definición y medición de la temperatura. Es esencial para el diseño de termómetros y para la calibración de otros dispositivos de medición térmica. Tiene aplicaciones en diversos campos, como la climatización, los motores térmicos y la ingeniería de materiales.
Calor Sensible y Latente
El calor sensible es la energía térmica que, al ser añadida o sustraída de una sustancia, provoca un cambio en su temperatura sin alterar su estado físico. el calor latente es la energía necesaria para que una sustancia cambie de estado de agregación (como de sólido a líquido o de líquido a gas) sin que haya un cambio observable en su temperatura.
La calorimetría Es una técnica científica que mide el calor liberado o absorbido en procesos físicos, químicos o biológicos, utilizando un instrumento llamado calorímetro.
Tipos de calorimetría: Calorimetría directa: Mide directamente el calor transferido, por ejemplo, al colocar un organismo en un calorímetro para observar las mediciones de calor, explica Proyecto Descartes. Calorimetría indirecta: Mide el calor producido por un organismo a través de la producción de CO2 y el consumo de O2, sin necesidad de un calorímetro físico directo. Se utiliza para calcular el gasto energético basal y las necesidades nutricionales del individuo.
fórmula fundamental de la calorimetría
Q = mcΔT, que se usa para calcular la cantidad de calor (Q) transferido cuando una sustancia cambia su temperatura
Q: La cantidad de calor (energía térmica) que se gana o se pierde. Se mide generalmente en Julios (J). m: La masa de la sustancia, que puede estar en kilogramos (kg) o gramos (g). El calor específico de la sustancia. Este valor depende del material y representa la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado. ΔT: El cambio de temperatura, que es la diferencia entre la temperatura final y la temperatura inicial (T_final - T_ inicial).
Problema: ¿Cuánta energía (Q) se necesita para calentar 0.5 kg de agua de 20°C a 60°C? (El calor específico del agua es aproximadamente 4186 J/kg°C).
Identifica los valores: m = 0.5 kg c = 4186 J/kg°C ΔT = 60°C - 20°C = 40°C
Q = mcΔT
Q = (0.5 kg) × (4186 J/kg°C) × (40°C)
Q = 83720 J
Respuesta: Se necesitan 83720 Joules para calentar 0.5 kg de agua de 20°C a 60°C.
Escalas de temperatura
Un termómetro es un instrumento para medir la temperatura, que se expresa en diferentes escalas: Celsius (°C), donde el agua se congela a 0° y hierve a 100°; Fahrenheit (°F), usada en Estados Unidos, que tiene 32° y 212° para los mismos puntos; y Kelvin (K), una escala absoluta para uso científico que tiene el cero absoluto como 0 K (equivalente a -273.15 °C).
Escala Celsius:
Punto de congelación del agua: 0 °C Punto de ebullición del agua: 100 °C Uso: Ampliamente utilizada en la mayoría de los países para mediciones meteorológicas y de uso diario.
Escala Fahrenheit:
Punto de congelación del agua: 32 °F Punto de ebullición del agua: 212 °F Uso: Es la escala más común en los Estados Unidos para fines cotidianos.
Escala Kelvin:
Cero absoluto : 0 K, la temperatura más baja posible. Punto de congelación del agua: 273.15 K Punto de ebullición del agua: 373.15 K Uso: Es la escala de temperatura absoluta utilizada en la investigación científica y la ingeniería.
CANTIDAD DE CALOR
la cantidad de calor (\(Q\)) es la energía transferida entre dos sistemas, o entre un sistema y su entorno, debido a una diferencia de temperatura. No es una propiedad que un objeto posea, sino más bien una medida de la energía que se mueve a través de su límite.
La cantidad de calor (\(Q\)) es la energía que se transfiere entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura, y se calcula con la fórmula (Q=mcΔT, donde (m) es la masa, (c) es el calor específico y (Delta T) es el cambio de temperatura. Sus unidades principales son el julio (J) en el Sistema Internacional, aunque también se usa comúnmente la caloría (\(cal\)).
Calor específico
El calor específico (\(c\)) es una propiedad fundamental que determina la cantidad de calor necesaria para un cambio de temperatura. Por ejemplo: El calor específico del agua es alto, lo que significa que requiere una gran cantidad de calor para aumentar su temperatura.El calor específico de los metales suele ser mucho menor, por lo que su temperatura aumenta más rápidamente con la misma cantidad de calor
Cambio de fase
Cuando una sustancia cambia de fase (por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gas), la fórmula anterior no se aplica directamente, ya que la temperatura no cambia durante el proceso. En estos casos, se utiliza el concepto de calor latente.
La fórmula para calcular el calor de cambio de fase es:
Q = m L
L es el calor latente de la sustancia
En la vida cotidiana:
Planchar la ropa: La plancha aplica calor para alisar las fibras de la tela, aumentando su temperatura y eliminando la humedad. Hervir agua: Al calentar agua en una tetera o un recipiente, se le transfiere calor, lo que incrementa su temperatura hasta el punto de ebullición. Derretir chocolate en la mano: El calor de tu mano se transfiere al chocolate, aumentando su energía interna y causando que cambie de estado sólido a líquido.
Arena caliente en la playa: La arena absorbe la energía del sol, aumentando su temperatura, lo que hace que se sienta caliente. Enfriar un cubo de hielo: El calor de la habitación o del agua circundante se transfiere al cubo de hielo, haciendo que este absorba energía y se derrita.
Ejercicios
Calcular la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura a 10 Kg de cobre desde 25º C hasta 125º C. Datos que tenemos:
m = 10 Kg = 10.000 gr (masa)
T1 = 25º C (temperatura inicial)
T2 = 125º C (temperatura final)
Ce = 0,09 cal/grº C (Coeficiente calor específico del cobre) Fórmula para calcular (Q) la cantidad de calor transferida:
Q = m * Ce * (T2 – T1) Reemplazamos con los valores que conocemos: Q = 10.000 gr * 0,09 cal/grºC * (125º C - 25º C)
Q = 900 * 100 = 90.000 calorías
Q = 90.000 calorías Respuesta:
Se necesitan 90.000 calorías
propuestos
Una barra de hierro de 1.000 Kg está a 25° C, se le aportan 3.000 kcal. ¿A qué temperatura llegará?
¿Qué variación experimentará la temperatura de una masa de 240 gr de zinc si absorbe 450 calorías. Si la temperatura inicial era de – 30 ºC. ¿Cuál es la temperatura final?
Mecanismos de Transferencia de Calor
son tres: Conducción, que es la transferencia de calor por contacto directo entre partículas; Convección, que es la transferencia por el movimiento de un fluido (líquido o gas) Radiación, que es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas, como la luz del sol.
Los mecanismos de transferencia de calor involucran el cálculo de la tasa de transferencia de calor para conducción, convección y radiación, utilizando fórmulas específicas para cada caso, como la ley de Fourier para conducción o la ley de enfriamiento de Newton para convección. Se aplican estas fórmulas a problemas prácticos que incluyen paredes de edificios, tuberías y la transferencia de calor entre objetos y fluidos.
La Ley de Fourier describe la conducción de calor, estableciendo que el flujo de calor es directamente proporcional al gradiente negativo de temperatura y al área perpendicular a la transferencia, y a la conductividad térmica del material.
La ley de enfriamiento de Newton
Establece que la velocidad a la que un objeto pierde calor es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el objeto y su entorno. Esto significa que cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más rápido será el enfriamiento, y con el tiempo, la temperatura del objeto se acercará a la temperatura ambiente. Esta ley se aplica cuando la diferencia de temperatura entre el objeto y su medio no es excesivamente grande.
En resumen: Proporcionalidad: La velocidad del enfriamiento es proporcional a la diferencia de temperatura (T_objeto - T_ambiente). Comportamiento: Si la diferencia de temperatura es grande, el objeto se enfría rápido; si es pequeña, se enfría lentamente. Equilibrio: El objeto continuará enfriándose hasta que alcance la temperatura de su entorno.
Temperatura y Calor
Mario Enrique Elias Ayala
Created on September 11, 2025
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Temperatura y Calor
Objetivo: Aplicar pruebas en el funcionamiento de un termometro para dirferenciar los estados de calor y temperatura.
La temperatura es la medida de la energía cinética promedio de las partículas de un sistema, indicando el estado térmico de un cuerpo. El calor, en cambio, es la transferencia de esa energía térmica entre dos sistemas con diferentes temperaturas. Mientras la temperatura es una propiedad de un objeto, el calor es un proceso dinámico de energía en tránsito que se transfiere por conducción, convección o radiación.
Temperatura Definición: Es la medida de la agitación de las moléculas; a mayor agitación, mayor temperatura. Función: Indica el grado de frío o calor de un cuerpo. Medición: Se mide en escalas como Kelvin (K), Celsius (°C) o Fahrenheit (°F). Microscópico: A nivel microscópico, la temperatura es el promedio de la energía cinética de las moléculas.
Calor Definición: Es la energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro con diferente temperatura. Función: Es energía en tránsito, no una propiedad inherente a un objeto. Transferencia: Puede ocurrir por conducción (en sólidos), convección (en fluidos) o radiación (ondas electromagnéticas). Medición: En el Sistema Internacional, se mide en Joules (J). También se usa la caloría (cal), que es la energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius.
Relación entre calor y temperatura 1. La temperatura de un cuerpo solo cambia si hay una transferencia de calor. 2. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. 3. La cantidad de calor necesaria para un cambio de temperatura depende del calor específico del material, es decir, cuánta energía se necesita para aumentar la temperatura de 1 gramo de esa sustancia en 1 grado.
Ejemplo: Imagina una taza de café caliente y una piscina de agua templada. Ambos pueden estar a la misma temperatura, pero el océano templado tiene mucho más calor porque contiene una cantidad de moléculas mucho mayor, y por lo tanto, una suma total de energía mucho mayor.
Temperatura y Equilibrio terminico
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas de una sustancia, mientras que el equilibrio térmico es el estado en el que dos cuerpos en contacto alcanzan la misma temperatura, cesando así la transferencia de calor entre ellos. Esto ocurre porque el calor fluye naturalmente del cuerpo más caliente al más frío hasta que la energía cinética de sus partículas se iguala en ambos sistemas.
Temperatura: Es una propiedad macroscópica que indica el grado de calor o frío de un cuerpo. A nivel microscópico, representa la energía cinética promedio de las partículas que componen el cuerpo. Cuando la temperatura de un cuerpo aumenta, sus partículas se mueven más rápido.
Equilibrio Térmico: Se produce cuando dos o más cuerpos, inicialmente a diferentes temperaturas, entran en contacto y comparten energía térmica. El calor siempre fluye del cerpo con mayor temperatura al cuerpo con menor temperatura. Este flujo de energía continúa hasta que ambos cuerpos alcanzan la misma temperatura final, momento en el que la transferencia de calor se detiene. El equilibrio térmico se puede alcanzar entre diferentes sustancias, entre un cuerpo y su entorno, o entre diferentes partes de un mismo sistema.
Ejemplo: Si colocas un vaso de agua caliente en una habitación fría, el calor fluirá del agua al aire circundante. A medida que el agua se enfría y el aire se calienta, ambos llegarán eventualmente a la misma temperatura. En ese punto, se dice que el agua y el aire han alcanzado el equilibrio térmico, y ya no hay transferencia neta de calor entre ellos.
Conducciòn, Radiciòn y convecciòn
La conducción es la transferencia de calor por contacto directo sin movimiento de materia, La convección es la transferencia de calor por el movimiento de fluidos (líquidos o gases), La radiación es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas que no necesitan un medio.
Convección Qué es? Transferencia de calor mediante el movimiento de la propia materia que transporta el calor. Cómo ocurre: Se produce en fluidos (líquidos o gases). Cuando el fluido se calienta, se expande, se vuelve menos denso y asciende, mientras que el fluido frío desciende para ser calentado, creando así un ciclo de movimiento. Ejemplo: El agua en una cacerola se calienta por convección; el agua del fondo, al calentarse, sube y el agua más fría desciende.
Conducción Qué es: Transferencia de calor por contacto entre partículas. Cómo ocurre: El calor se mueve de una parte más caliente a una más fría a través de un sólido, pasando energía por colisión de partículas sin que estas se muevan de lugar. Ejemplo: Al tocar una cuchara que está dentro de una taza de café caliente, la cuchara se calienta por el contacto directo con el café.
Radiación Qué es:Transferencia de energía por medio de ondas electromagnéticas o fotones. Cómo ocurre: El calor viaja a través del espacio, incluso en el vacío. Los cuerpos a alta temperatura emiten radiación (ondas electromagnéticas) y esta energía es absorbida por otros cuerpos, aumentando su temperatura. Ejemplo: El calor que emite el Sol y que llega a la Tierra es un ejemplo de radiación térmica.
Ley cero de la Termodinámica
Establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces los dos primeros también están en equilibrio térmico entre sí. Este principio es fundamental para la medición de la temperatura, ya que permite el desarrollo de los termómetros, y sirve para definir la temperatura como la propiedad que indica cuándo un sistema ha alcanzado el equilibrio térmico.
Enunciado del principio: Si el sistema A está en equilibrio térmico con el sistema C, y el sistema B también está en equilibrio térmico con el sistema C, entonces el sistema A y el sistema B están en equilibrio térmico.
Aplicación práctica (el termómetro): Esta ley permite el uso de un termómetro como el tercer sistema (C) para medir la temperatura de otros sistemas (A y B). Cuando un termómetro se pone en contacto con un objeto, se establece un equilibrio térmico. La temperatura medida en el termómetro es la temperatura del objeto, ya que ambos han alcanzado la misma temperatura.
Importancia de la ley cero: Proporciona una base para la definición y medición de la temperatura. Es esencial para el diseño de termómetros y para la calibración de otros dispositivos de medición térmica. Tiene aplicaciones en diversos campos, como la climatización, los motores térmicos y la ingeniería de materiales.
Calor Sensible y Latente
El calor sensible es la energía térmica que, al ser añadida o sustraída de una sustancia, provoca un cambio en su temperatura sin alterar su estado físico. el calor latente es la energía necesaria para que una sustancia cambie de estado de agregación (como de sólido a líquido o de líquido a gas) sin que haya un cambio observable en su temperatura.
La calorimetría Es una técnica científica que mide el calor liberado o absorbido en procesos físicos, químicos o biológicos, utilizando un instrumento llamado calorímetro.
Tipos de calorimetría: Calorimetría directa: Mide directamente el calor transferido, por ejemplo, al colocar un organismo en un calorímetro para observar las mediciones de calor, explica Proyecto Descartes. Calorimetría indirecta: Mide el calor producido por un organismo a través de la producción de CO2 y el consumo de O2, sin necesidad de un calorímetro físico directo. Se utiliza para calcular el gasto energético basal y las necesidades nutricionales del individuo.
fórmula fundamental de la calorimetría
Q = mcΔT, que se usa para calcular la cantidad de calor (Q) transferido cuando una sustancia cambia su temperatura
Q: La cantidad de calor (energía térmica) que se gana o se pierde. Se mide generalmente en Julios (J). m: La masa de la sustancia, que puede estar en kilogramos (kg) o gramos (g). El calor específico de la sustancia. Este valor depende del material y representa la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado. ΔT: El cambio de temperatura, que es la diferencia entre la temperatura final y la temperatura inicial (T_final - T_ inicial).
Problema: ¿Cuánta energía (Q) se necesita para calentar 0.5 kg de agua de 20°C a 60°C? (El calor específico del agua es aproximadamente 4186 J/kg°C).
Identifica los valores: m = 0.5 kg c = 4186 J/kg°C ΔT = 60°C - 20°C = 40°C
Q = mcΔT Q = (0.5 kg) × (4186 J/kg°C) × (40°C) Q = 83720 J
Respuesta: Se necesitan 83720 Joules para calentar 0.5 kg de agua de 20°C a 60°C.
Escalas de temperatura
Un termómetro es un instrumento para medir la temperatura, que se expresa en diferentes escalas: Celsius (°C), donde el agua se congela a 0° y hierve a 100°; Fahrenheit (°F), usada en Estados Unidos, que tiene 32° y 212° para los mismos puntos; y Kelvin (K), una escala absoluta para uso científico que tiene el cero absoluto como 0 K (equivalente a -273.15 °C).
Escala Celsius: Punto de congelación del agua: 0 °C Punto de ebullición del agua: 100 °C Uso: Ampliamente utilizada en la mayoría de los países para mediciones meteorológicas y de uso diario.
Escala Fahrenheit: Punto de congelación del agua: 32 °F Punto de ebullición del agua: 212 °F Uso: Es la escala más común en los Estados Unidos para fines cotidianos.
Escala Kelvin: Cero absoluto : 0 K, la temperatura más baja posible. Punto de congelación del agua: 273.15 K Punto de ebullición del agua: 373.15 K Uso: Es la escala de temperatura absoluta utilizada en la investigación científica y la ingeniería.
CANTIDAD DE CALOR
la cantidad de calor (\(Q\)) es la energía transferida entre dos sistemas, o entre un sistema y su entorno, debido a una diferencia de temperatura. No es una propiedad que un objeto posea, sino más bien una medida de la energía que se mueve a través de su límite.
La cantidad de calor (\(Q\)) es la energía que se transfiere entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura, y se calcula con la fórmula (Q=mcΔT, donde (m) es la masa, (c) es el calor específico y (Delta T) es el cambio de temperatura. Sus unidades principales son el julio (J) en el Sistema Internacional, aunque también se usa comúnmente la caloría (\(cal\)).
Calor específico
El calor específico (\(c\)) es una propiedad fundamental que determina la cantidad de calor necesaria para un cambio de temperatura. Por ejemplo: El calor específico del agua es alto, lo que significa que requiere una gran cantidad de calor para aumentar su temperatura.El calor específico de los metales suele ser mucho menor, por lo que su temperatura aumenta más rápidamente con la misma cantidad de calor
Cambio de fase Cuando una sustancia cambia de fase (por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gas), la fórmula anterior no se aplica directamente, ya que la temperatura no cambia durante el proceso. En estos casos, se utiliza el concepto de calor latente. La fórmula para calcular el calor de cambio de fase es:
Q = m L
L es el calor latente de la sustancia
En la vida cotidiana:
Planchar la ropa: La plancha aplica calor para alisar las fibras de la tela, aumentando su temperatura y eliminando la humedad. Hervir agua: Al calentar agua en una tetera o un recipiente, se le transfiere calor, lo que incrementa su temperatura hasta el punto de ebullición. Derretir chocolate en la mano: El calor de tu mano se transfiere al chocolate, aumentando su energía interna y causando que cambie de estado sólido a líquido. Arena caliente en la playa: La arena absorbe la energía del sol, aumentando su temperatura, lo que hace que se sienta caliente. Enfriar un cubo de hielo: El calor de la habitación o del agua circundante se transfiere al cubo de hielo, haciendo que este absorba energía y se derrita.
Ejercicios
Calcular la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura a 10 Kg de cobre desde 25º C hasta 125º C. Datos que tenemos: m = 10 Kg = 10.000 gr (masa) T1 = 25º C (temperatura inicial) T2 = 125º C (temperatura final) Ce = 0,09 cal/grº C (Coeficiente calor específico del cobre) Fórmula para calcular (Q) la cantidad de calor transferida: Q = m * Ce * (T2 – T1) Reemplazamos con los valores que conocemos: Q = 10.000 gr * 0,09 cal/grºC * (125º C - 25º C) Q = 900 * 100 = 90.000 calorías Q = 90.000 calorías Respuesta: Se necesitan 90.000 calorías
propuestos
Una barra de hierro de 1.000 Kg está a 25° C, se le aportan 3.000 kcal. ¿A qué temperatura llegará?
¿Qué variación experimentará la temperatura de una masa de 240 gr de zinc si absorbe 450 calorías. Si la temperatura inicial era de – 30 ºC. ¿Cuál es la temperatura final?
Mecanismos de Transferencia de Calor
son tres: Conducción, que es la transferencia de calor por contacto directo entre partículas; Convección, que es la transferencia por el movimiento de un fluido (líquido o gas) Radiación, que es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas, como la luz del sol.
Los mecanismos de transferencia de calor involucran el cálculo de la tasa de transferencia de calor para conducción, convección y radiación, utilizando fórmulas específicas para cada caso, como la ley de Fourier para conducción o la ley de enfriamiento de Newton para convección. Se aplican estas fórmulas a problemas prácticos que incluyen paredes de edificios, tuberías y la transferencia de calor entre objetos y fluidos.
La Ley de Fourier describe la conducción de calor, estableciendo que el flujo de calor es directamente proporcional al gradiente negativo de temperatura y al área perpendicular a la transferencia, y a la conductividad térmica del material.
La ley de enfriamiento de Newton
Establece que la velocidad a la que un objeto pierde calor es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el objeto y su entorno. Esto significa que cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más rápido será el enfriamiento, y con el tiempo, la temperatura del objeto se acercará a la temperatura ambiente. Esta ley se aplica cuando la diferencia de temperatura entre el objeto y su medio no es excesivamente grande.
En resumen: Proporcionalidad: La velocidad del enfriamiento es proporcional a la diferencia de temperatura (T_objeto - T_ambiente). Comportamiento: Si la diferencia de temperatura es grande, el objeto se enfría rápido; si es pequeña, se enfría lentamente. Equilibrio: El objeto continuará enfriándose hasta que alcance la temperatura de su entorno.