miércoles, 11 de octubre de 2017

Problemas de calorimetría

1) Calcular la cantidad de calor necesaria en Kcal y J que deben ceder 150 g de agua que se encuentran a 100 ºC para disminuir su temperatura hasta 20 ºC.   Datos: 1 cal = 4,18 J  ;  Ce del agua = 1 cal/g.ºC

2) ¿Qué cantidad de calor es necesario suministrar a una barra de aluminio de 300 g para que su temperatura suba 100 ºC ? Dato: Ce del aluminio = 0,212 cal/g.ºC


3) ¿Cuál será el aumento de temperatura de una barra de bronce de 3 Kg si se coloca en un horno industrial que le suministra 30 Kcal? Dato: Ce del bronce = 0,092 cal/g.ºC
4) ¿De qué material será un cuerpo de 200 g de masa, sabiendo que para elevar su temperatura 100 ºC se necesitan 1200 cal? Consultar tabla de calor específico.


5) El sistema de refrigeración de un camión contiene 22 litros de agua. ¿Cuál es la variación de la temperatura del agua si se debe extraer una cantidad de energía en forma de calor de 978000 J? Dato: 1 J = 0,24 cal

domingo, 8 de octubre de 2017

Cantidad de calor

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).
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 específico, temperatura de fusión y temperatura de ebullición de algunas sustancias
Problema:
Calcular la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura a 10 Kg de cobre de 25 °C a 125 °C

miércoles, 27 de septiembre de 2017

Aplicaciones de las escalas termométricas

  1. Un periodista del estado de Georgia en EEUU anuncia el pronóstico del día, y dice que la temperatura máxima será de 70 ºF. ¿Aconsejará a los habitantes llevar abrigo?
  2. La temperatura normal de las gallinas oscila entre 40,6 y 41,9 º C., ¿cuál es esa temperatura medida en ºF?
  3. La temperatura ambiente del aula es 18 °C. ¿Cuál será la temperatura en la escala Kelvin?

Escalas termométricas

En la vida cotidiana resulta útil conocer la temperatura del aire, ya que brinda información sobre el estado del tiempo y las condiciones climáticas. También puede resultar útil controlar la temperatura corporal en los enfermos, o la temperatura de conservación de algunos alimentos.
Para medir la temperatura es necesario disponer de un instrumento llamado termómetro.
Los termómetros pueden tener distintas escalas que permiten asignar un número a cada estado térmico. Para calibrar un termómetro se deben considerar dos puntos de referencia, llamados puntos fijos. Algunas variantes en su determinación son las siguientes.

Escala Fahrenheit

A principios del siglo XVIII, Gabriel Fahrenheit (1686-1736) creó la escala que lleva su nombre. El punto fijo inferior de esta escala corresponde a la temperatura de fusión de una solución de cloruro de amonio en agua, a la que asignó el valor 0 ºF. El punto fijo superior corresponde a la temperatura de agua en ebullición a la que asignó el valor 212 ºF. Un termómetro así graduado indica que la temperatura de fusión del hielo a presión normal es 32 ºF. Esta escala es muy utilizada en algunos países, como los Estados Unidos.

Escala Celsius

En 1743, Anders Celsius (1701-1744) creó la escala Celsius. En esta escala se asignó al punto de fusión del hielo a una temperatura de 0 ºC y al punto de ebullición del agua 100 ºC, ambos valores a presión normal. Es utilizada en la mayoría de los países de Europa y América latina.
Como en la escala Fahrenheit el punto de fusión del hielo corresponde a 32 ºF, se tiene que 0 ºC corresponde a 32ºF. Con lo cual, mientras en la escala Celsius el intervalo entre los puntos de fusión y ebullición del agua queda divido en 100 partes iguales, la escala Fahrenheit divide al mismo intervalo en 180 partes iguales (de 32ºF a 212ºF).

Escala Kelvin

Fue nombrada así en honor a William Thomson, el que más tarde sería Lord Kelvin (1824-1907), quien a los 24 años creó una escala termométrica de gran uso en muchos países del mundo. Esta escala se calibra en términos de la energía de los cuerpos, de modo tal que existe un límite de la temperatura mínima posible, que corresponde al menor estado térmico que puede alcanzar la materia. A este límite se lo denominó 0 K o cero absoluto.
Las unidades de la escala Kelvin se dimensionan de igual forma que los grados de la escala Celsius; esto significa que una variación de temperatura de diez grados Kelvin es lo mismo que una variación de 10 grados Celsius. Luego, sobre la base de la escala Celsius se asigna 273,15 K a la temperatura de fusión del hielo, es decir 0 ºC, y 373,15 K para la temperatura de ebullición del agua, o sea 100 ºC. De este modo el 0 K coincide con el –273,15 ºC.
Esta escala es la única utilizada por los científicos para desarrollos teóricos y es la que se toma como la unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA). Se representa con la letra K, y no ºK.

Temperatura

La palabra temperatura es muy familiar para todos, pero es necesario precisar en términos
científicos este concepto para diferenciarlo del concepto de calor.
A nuestro alrededor existen muchos cuerpos u objetos formados por distintos tipos de materiales. Cada uno de estos materiales puede caracterizarse si se analizan sus propiedades.
La madera, el plástico, los metales, el cemento, el papel, etc. son distintos tipos de materiales, con diferentes características propias (densidad, punto de fusión, resistencia,
etc.). En términos químicos, los materiales puede clasificarse y estudiarse de acuerdo con los elementos que los componen.
Para analizar las características de un cuerpo o de una sustancia, es necesario conocer ciertos parámetros, o variables de estado, que de alguna forma permiten determinar sus propiedades.
Un cuerpo o una sustancia están formados por materia. Ésta a su vez está formada por partículas que están en permanente movimiento. Cuanto más rápido se muevan, mayor
será la temperatura del cuerpo o de la sustancia.
La temperatura es, entonces, una variable de estado de la materia relacionada con la energía cinética promedio de sus partículas.
Conocer la temperatura de un cuerpo o una sustancia, así como también otras variables de estado como la presión, la densidad, el punto de ebullición, la resistencia eléctrica, la resistividad o la conductividad, aporta mayor información sobre sus propiedades físicas. Es importante remarcar entonces, que los cuerpos no tienen calor ni frío, sino una determinada temperatura que los caracteriza, y que si este parámetro varía, pueden modificarse algunas de sus propiedades.

La temperatura es una magnitud que se relaciona con la velocidad promedio del movimiento molecular de la materia. 
Cuanto mayor es el movimiento de sus moléculas, mayor es la energía cinética (energía de movimiento), ya que estas moléculas se trasladan y rotan con mayor rápidez. En este caso, también la temperatura es mayor.

jueves, 10 de agosto de 2017

Radiactividad

Definición: la Radiactividad es un fenómeno que consiste en la radiación o emisión de energía por núcleos de átomos inestables que se descomponen formando otros distintos. 
Radiactividad Natural: aquella en la que la radiación se produce de manera expontánea
Radiactividad Artificial o Inducida: aquella en la que la radiación es forzada por ejemplo mediante bombardeo de núcleos con partículas
Historia: la Radiactividad es un fenómeno descubierto en 1896 por el francés Henri Becquerel al investigar sales de Uranio y observar que emitía expontáneamente una radiación de alta energía.
Propiedades de la Radiación: los experimentos determinaron las siguientes propiedades de la radiación
Gran poder de penetración en determinados materiales
Es proporcional a la cantidad del elemento radiactivo
Impresionan placas fotográficas en la oscuridad
Ionizan el aire haciéndolo conductor
Tipos de Radiación: se observó que por acción de un campo magnético o eléctrico la radiación se puede dividir en tres tipos:

Radiación Alfa (α): está formado por partículas de Helio con carga positiva que son atraídas por un campo negativo. Esta radiación provoca la disminución en 2 del número atómico y en 4 el número de masa. Ejemplo de radiación alfa:


Radiación Beta (β):está formada por electrones (carga negativa) que son atraídos por un campo positivo. Esta radiación provoca el aumento del número atómico en 1 mientras que se mantiene constante el número de masa. Ejemplo de radiación beta:

Radiación Gamma (γ): esta radiación está formada por fotones (radiación electromagnética) sin masa ni carga, por lo que no se desvían al actuar el campo eléctrico. Esta radiación posee una energía muy alta al tener una longitud de onda muy corta.