domingo, 5 de noviembre de 2017
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
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
- 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?
- La temperatura normal de las gallinas oscila entre 40,6 y 41,9 º C., ¿cuál es esa temperatura medida en ºF?
- 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.
sábado, 2 de septiembre de 2017
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