2. Calorimetría1

Física II

Calorimetría g H 2O

esa

Objetivos: Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:   





Diferenciar Diferenciar al calor de la temperatura. Analizar procesos térmicos donde se dan procesos de transferencia de calor y transformación de energía. Enfocar al calor como una forma de energía y que por lo tanto tiene su equivalente mecánico, es decir que además de epresarse en calorías se puede epresar tam!ién en "oules. #nterpretar los cam!ios de fase y comprender que un cuerpo requiere de calor adicional para lograr dic$o cam!io de fase en su estado físico, a este concepto se denominará calor latente durante el desarrollo del capítulo. %esolver pro!lemas sencillos de calorimetría e identificar ciclos motores y frigoríficos.

Introducción: &i analizamos nuestro alrededor podemos notar muc$as interacciones que implican transformación de energía, por e'emplo durante el c$oque de dos cuerpos, una !ola de plomo y una placa del mismo material. Elevamos la !ola a una cierta altura comunicándole de esta forma energía potencial, la soltamos, la !ola c$oca contra la placa y se detiene, tanto su energía cinética y potencial respecto a la placa se anulan (significa esto que la energía de la !ola $a desaparecido sin de'ar $uella) *o, si o!servamos la !ola y la placa notaremos que eiste una peque+a a!olladura y si medimos la temperatura de los cuerpos advertimos que se $an calentado $an ganado calor-. ero (qué es calor) (qué es lo que $ace posi!le que la temperatura de los cuerpos aumente o disminuya) (cómo se dan esos cam!ios de temperatura) (qué sucedió con la energía del sistema). A estas interrogantes se pretende dar respuesta $aciendo para ello un análisis energético energético e intentando por medio de ciertos modelos eplicar los fenómenos. El estudio de los fenómenos térmicos nos darán una visión más amplia de las transf transfor ormac macion iones es energ energéti éticas cas y la ley de conser conservac vación ión de energ energía, ía, asimism asimismo o podremos eplicar muc$os fenómenos como el calentamiento del agua, la fusión ///.pamer.edu.pe

01

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… Exiimos muc!o m"s

del $ielo y fenómenos que se dan en la naturaleza como la formación de nu!es, el viento, las lluvias, el calentamiento de la superficie terrestre, etc. ara poder eplicar éstos y otros fenómenos es necesario idear modelos que nos faci facili lite ten n el anál anális isis is,, es esto toss mode modelo loss es está tán n !asa !asado doss en el co comp mpor orta tami mien ento to y propiedades de la sustancia que se analiza. &e de!e entender que 2a cantidad cantidad de calor que $ay que proporcionar proporcionar a un cuerpo para que su temperatura aumente en un n3mero de unidades determinado es tanto mayor cuanto más elevada es la masa de dic$o cuerpo y es proporcional a lo que se denomi denomina na calor calor espec específi ífico co de la sustan sustancia cia de que está está consti constitui tuido do.. 4uando 4uando se calienta un cuerpo en uno de sus puntos, el calor se propaga a los que son próimos y la diferencia de temperatura entre el punto calentado directamente y otro situado a cierta distancia es tanto menor cuando me'or conducto del calor es dic$o cuerpo. &e desprende de lo anterior que el estudio del calor sólo puede $acerse después de $a!er definido de una manera eacta los dos términos relativos al propio calor, es decir, la temperatura, que se epresa en grados, y la cantidad de calor, que se epresa epresa en calorías o 'oules.

4alorimetría Es una rama de la termodinámica que se encarga de medir la cantidad de energía generada en procesos de intercam!io de calor.

CA#O$ %&' El calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro por diferencia de temperatura entre los cuerpos.

P$OPA(ACI)* P$OPA(ACI)* +E# CA#O$ &e $a visto que el calor es una manifestación del tránsito de energía. &ólo tiene sentido $a!lar de calor cuando nos referimos a una transferencia de energía interna de un lugar a otro. El calor puede transmitirse a través de un medio sustancial o en ausencia de él, a3n transmitiéndose en un medio sustancial puede que esté fi'o o !ien se desplace, por ello, encontramos encontramos tres tres formas formas de propagaci propagación ón del calor: calor: conducción conducción,, convecció convección ny radiación.













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Calorimetría

&e puede aumentar el contenido energético de las moléculas de una región del material por calentamiento, al aumentar las vi!raciones de éstas, c$ocan con sus contiguas y les transmiten parte de su energía. De este modo se transmite la energía desde la zona en que se suministra al material a la totalidad de él. &i colocamos el etremo de una !arra metálica al fuego, al ca!o de unos instantes el calor se $a!rá etendido en toda la !arra 6de izquierda a derec$a7. Q

b' Por convección Esta Esta prop propag agac ació ión n se da en los los flui fluido doss 6líq 6líqui uido doss y gase gases7 s7.. 8a 8ass molé molécu cula lass del del recipiente tienen una energía de vi!ración capaz de ser transmitida al fluido en contacto con las paredes. De este modo las capas de fluido que se encuentran en contacto con las paredes del recipiente incrementan incrementan su energía y causa la dilatación en su volumen y un descenso en su densidad por consiguiente ascienden de'ando acceso a las paredes de un nuevo fluido frío. &i colocamos un recipiente con agua en una estufa, las moléculas de las capas inferiores de agua se calientan disminuyendo su densidad y siendo mas livianas ascienden a la superficie de'ando su lugar a las capas frías.

c' Por radiación El intercam!io de energía por radiación se realiza sin que los cuerpos que la intercam!ian estén en contacto directo, y consiste en la emisión y a!sorción por dic$os cuerpos de la energía del campo electromagnético 8a superficie de nuestro planeta se calienta con la energía que viene del &ol y compro!amos que entre la tierra y el &ol, más allá de la atmósfera no $ay materia, entonces entonces entendem entendemos os que la energía energía que viene del del &ol se propaga propaga a través del vacío.













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,nidad: #a caloría 6cal7.; %epresenta la cantidad de calor que se le de!e de suministrar a un gramo de agua agua para que aumente aumente su temperat temperatura ura en < =4 6de <>,? =4 a
<>,? = 4

H FO

H FO

4on el mismo propósito de medir el calor tam!ién se usa un m3ltiplo que es la 2ilocaloría. < 2cal

<@@@ cal

-./.,. 6nidad Bérmica Critánica7 Es la cantidad de calor que requiere < li!ra de agua para elevar su temperatura en < =. < C.B.A. E F?F cal

E0uivalente mec"nico del calor Gedi Gedian ante te el sigu siguie ient nte e mont monta' a'e, e, el a+o a+o <515 <515,, "ame "amess "oul "oule e pudo pudo demo demost stra rarr por por primera vez la equivalencia entre el tra!a'o mecánico y el calor. Gientras desciende la pesa, su energía potencial mecánica $ace girar las paletas, calentando de esta manera el agua.

g

esa













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Calorimetría < cal

>,<5 " oule

H tam!ién: <"

@,F> cal

E0uilibrio /1rmico 4uando mezclamos una sustancia caliente con otra fría, o!servamos que la primera se enfría enfría 6disminuy 6disminuye e su temper temperatu atura7 ra7 y la otra otra se va calent calentand ando o 6aume 6aumenta nta su temperatura7 $asta que la temperatura de todo el sistema se $ace uniforme, esta es llamada temperatura de equili!rio o ley cero de la termodinámica. #E +E E&,I#I-$IO /3$4ICO

%Princi5io Fundamental de la Calorimetría o #e6 Cero de la /ermodin"mica' &i dos cuerpos a diferentes temperaturas entran en contacto, el calor se transfiere del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. El calor perdido por el cuerpo caliente de!e ser igual al calor ganado por el cuerpo frío-. 4alorímetro 

 A

A

C

BA

@

BC

C

BK BKA

BKC

BE

BE: Bemperatura de equili!rio Del gráfico podemos decir que el calor que pierde un cuerpo 6I7 es ganado por el otro 6J7 y podemos decir: A

gana

C

 pierde

@

E7ectos 7ísicos causados 5or el calor 4uando una sustancia es sometida al calor se puede apreciar que en él se producen cam! ca m!io ioss en sus prop propie ieda dade dess físi física cass ma mani nife fest stán ándo dose se de dive divers rsas as form formas as,, por por e'emplo: una planc$a metálica epuesta a los rayos solares se calienta 6incrementa su temperatura7 y se dilata 6incrementa sus dimensiones7, un cu!o de $ielo se derrite al acercarlo acercarlo a las llamas de una cocina. 8os cam!ios que se dan en las sustancias de!ido al calor reci!en el nom!re de













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Ca5acidad Calorí7ica 6C7 Es la energía necesaria para aumentar en un grado la temperatura de un cuerpo. . &i un cuerpo intercam!ia cierta cantidad de energía térmica  y se produce un incremento incremento de temperatura Δ B, la relación entre entre am!as magnitudes es: es: 4

 D B

,nidades:

cal Lca Lcal , =4 =4

Donde 4 es la capacidad calorífica del cuerpo. or e'emplo aumentar o disminuir la temperatura de un gas encerrado en un recipiente se puede realizar a volumen o a presión constante, por lo que en el caso de las sustancias gaseosas se $a!la de capacidad capacidad calorífica calorífica a volumen volumen constante, constante, 4 M , y de capacidad calorífica a presión constante, 4  . Bam!ién Bam!ién es posi!le epresar epresar la capacidad calorífica de un cuerpo proporcional a la cantidad de masa presente: 4

m4 e

8a constante 4 e se denomina calor específico o, más com3nmente, calor específico y sólo depende del tipo de sustancia s ustancia de que se trate, pero no de su cantidad.

Calor Es5ecí7ico %Ce' 8lamado 8lamad o tam!ié tam!ién n capaci capacidad dad calorí calorífic fica a espec especifi ifica, ca, es una magnit magnitud ud esc escala alarr que indica la cantidad de calor que de!e de suministrarse a la unidad de masa- de una sustancia para que su temperatura aumente en un grado. Bam!ién Bam!ién se dice que es la energía necesaria para elevar en un grado la temperatura de un 2ilogramo de una sustancia. cal Lcal  N 4e ,nidades: mDB g= 4 Lg= 4

Calor es5ecí7ico del aua % O FH ' 4 e6O FH7 <

cal g =4 cal

>F@@

" 2g =4 "















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Calorimetría

Calores Específicos de algunas sustancias:

9,9/A*CIA CA#O$ E9PECFICO %cal; 4o!re @,@9 Oierro, acero @,<< Aluminio @,FF 8atón @,@9< Hro @,@0 lata @,@P Midrio @,F@F lomo @,F@9 Alco$ol @,P Aceite @,?@> Lerosene @,?<> Agua de mar @,9? *O/A: 8as sustancias sustancias que tienen un !a'o calor específico específico son !uenos !uenos conductor conductores es del calor ca lor.. CAPACI+A+ CAPACI+A+ CA#O$FICA 4O#A$ Bam!ién Bam!ién es posi!le utilizar el concepto de capacidad calorífica molar, que se define como la energía necesaria para elevar en un grado la temperatura de un mol de sustancia. 4G

4G

4e.G

 .G m DB

4G

 m

D

B













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Es un recip recipien iente te térmic térmicame amente nte aisl aislado ado,, genera generalme lmente nte me metál tálico ico,, que contie contiene ne com3 co m3nm nmen ente te agua agua y co cons nsta ta de un term termóm ómet etro ro.. &irv &irve e para para ca calc lcul ular ar el ca calo lorr específico de una sustancia. Berm Be rmóm óme etro

El tipo tipo de ca calo lorí ríme metr tro o de uso uso má máss eten tendi dido do consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómet termómetro ro.. El procedi procedimient miento o para calcular calcular el calor específico de un cuerpo consiste colocar el Gaterial aislante O FH cuerpo caliente dentro, luego se agita el agua $asta lograr el equili!rio térmico, para post poster erio iorm rmen ente te real realiz izar ar los los cá cálc lcul ulos os que que nos nos permit permitan an o!tene o!tenerr el valor valor del calor calor espec específi ífico co !uscado. E0uivalente en Aua de un calorímetro Es la masa de agua que se encuentra dentro de un calorímetro en relación con la masa de éste y sus respectivos calores específicos. 4omo el agua y el calorímetro se encuentran en equili!rio térmico, entonces: : O FH

: calorímetro

4eO FHG O FHDB GO FH

4e4 m4 DB

4e4 m4 4eO FH

CA4-IO +E FA9E Es el fenómeno fenómeno que consiste en el paso de un estado estado físico a otro que eperimenta eperimenta una sustancia, de!ido a su reordenamiento molecular, como consecuencia de la gana gananc ncia ia o pér pérdida dida de ca calo lor, r, !a'o !a'o dete deterrmina minada dass co cond ndic icio ione ness de pres presió ión n y













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Calorimetría

A continuación descri!iremos cada uno de los cam!ios de fase:

Fusión = 9olidi7icación &i transferimos energía a un cuerpo podemos $acerlo cam!iar de fase 6de sólido a líquido7, por e'emplo, se puede derretir el $ielo o cualquier metal transfiriéndoles determinadas cantidades de energía. A la transición de una sustancia de la fase sólida sól ida al líquid líquido o lo denomi denominam namos os 7usión y a la temperatura a la cual ocurre ello tem5eratura de 7usión. 4am!ia el orden molecular

:

B

cte

4uando transferimos energía al sólido, la rapidez media de las moléculas aumenta y con ello su energía cinética, por esta causa la amplitud de las oscilaciones de las moléculas 6o átomos7 aumenta, disminuyendo la fuerza con las que están ligadas entr entre e sí. Cuando se alcan>a la tem5eratura de 7usión? la am5litud de las oscilaciones aumenta de tal 7orma 0ue se altera el orden en la dis5osición de las las 5art 5artíc ícul ulas as en los los cris crista tale les? s? es deci decirr ocur ocurre re un camb cambio io de 7ase 7ase. Durante todo este proceso, la temperatura se mantiene constante. 8a energía suministrada se emplea en romper los enlaces cristalinos, que mantienen unidos las moléculas en el sólido y sólo cuando este proceso esté completo se producirán cam!ios en la temperatura. Durante la solidificación de la sustancia todo ocurre en orden inverso, disminuye la energía cinética media de las moléculas, en la sustancia que se enfría, las fuerzas de atracción pueden nuevamente mantener a las moléculas en un movimiento lento y lograr una disposición ordenada. A la cantidad de calor necesaria por unidad de masa para que una sustancia cam!ie













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B

cte

:

8a vaporización se puede dar de dos maneras, una de ellas es en un proceso so!re la superf superfici icie e y a cualqu cualquier ier temperat temperatura ura a la cual cual denomi denominam namos os tem5eratura de eva5oración , e'emplos de ello tenemos el de los c$arcos de agua que se secan tanto en verano como en oto+o, pero o!viamente en verano con mayor rapidez de!ido a que la temperatura es más elevada, y las moléculas alcanzan mayor energ energía ía cinéti cinética ca me media dia para para vence vencerr las fuerza fuerzass de atracc atracción ión de las moléc molécula ulass circundantes. circundantes. Es decir mientras mayor sea la temperatura del líquido la evaporación es más rápida. Bam!ién Bam!ién podemos considerar a dos recipientes, recipientes, uno estrec$o estrec$o y el otro anc$o que conten contengan gan igual igual cantid cantidad ad de agua, agua, o!serv o!servar aremo emoss que el agua agua que contie contiene ne el recipiente anc$o se evapora con mayor rapidez, lo que significa que la rapidez de la evaporación de un líquido tam!ién depende del área de su superficie. Htra forma de vaporización de un líquido, es mediante el proceso de e!ullición el cual se da en toda su masa a presión y temperatura definidas para cada sustancia, un caso es por e'emplo el oígeno que $ierve a I<50 =4 a la presión de < atm. De la misma forma que las moléculas del líquido pasan al vapor, ocurre el proceso inverso al cual llamamos condensación. A la cantidad de calor necesario por unidad de masa para cam!iar de fase a una sustancia de líquido a vapor lo denominamos Calor latente de @a5ori>ación 6 8 7













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Calorimetría

Calor #atente %#': Es aquella cantidad de calor necesario necesario que se de!e entregar entregar o sustraer a una unidad de masa de una sustancia para que ésta pueda cam!iar de fase. 8

 m

nidades:

cal " N g 2g

9ublimación Eisten algunas sustancias que a temperatura am!iente pasan de la fase sólida a la fase gaseosa, sin pasar por la fase líquida, a esta transición directa lo llamamos sublimación, e'emplos de ello es lo que ocurre con la naftalina y con el 4H F sólido, com3nmente conocido como $ielo seco-, pero este fenómeno puede producirse en cualquier sustancia y ello depende de la presión y la temperatura a la cual es sometida. El equili!rio que tiene lugar cuando la velocidad de su!limación y la de condensación son iguales se caracteriza por una presión de vapor que depende de la naturaleza del sólido y de la temperatura. 8o que desarrollaremos a continuación nos permitirá entender !a'o qué condiciones, puede manifestarse la su!limación.

E0uilibrio de Fase 8a eper perie ienc ncia ia nos nos mues muestr tra a que que !a'o !a'o dete determ rmin inad adas as co cond ndic icio ione ness de pres presió ión n y temperatura, una sustancia puede encontrarse a la vez en dos fases. or e'emplo, si tenemos agua en un recipiente cerrado. cerrado. &o!re la superficie li!re del agua $ay vapor de agua de!ido a que las moléc molécula ulass del líquid líquido o que tienen tienen mayor mayor movil movilida idad d salen de él, sin em!argo el n3mero de moléculas que salen es igual al n3mero n3mero de molécu moléculas las que regre regresan san por lo que nivel nivel del líquido no cam!ia lo que significa que el líquido y el vapor están en equili!rio. De forma parecida ocurre cuando colocamos $ielo a @ =4 de agua líquida a @ =4 en agua líquida a @ =4, el con'unto se















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… Exiimos muc!o m"s B&

8os puntos de las curvas de fusión, vaporización y su!limación, corresponden corresponden a los estados en que la sustancia puede coeistir en las dos fases. H!serv H!serve e que las tres curvas curvas se cortan cortan en el punto B, el cual se denomi denomina na 5unto tri5le , y corresponde al estado en el cual la sustancia puede coeistir en equili!rio en las tres fases: sólido, líquido y gas. 8a curva de vaporización 6BM7 termina a una temp temper erat atur ura a  Bc - denominada temperatura crítica, de modo que para temp temper erat atur uras as supe superi rior ores es a la crít crític ica a es impo imposi si!l !le e que que un líqu líquid ido o su!s su!sis ista ta en equili!rio con su vapor, cualquiera que fuera su presión, esto es de!ido a que la energía cinética de las moléculas es tan grande que las fuerzas intermoleculares no son suficientes suficientes para mantenerlas mantenerlas unidas en fase líquida.

Punto /ri5le 4uando coeisten las tres fases en el agua se da: p >, ? mmO g N B @,@< =4 . Puntos tri5les de alunas sustancias &ustancia

Bemperatura en el

resión en el













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Calorimetría

*aciona *acio nall de Gode Godelos los y Becnolo ecnología gía de Estad Estados os nido nidoss $a sugeri sugerido do que se aplique el término TcriogeniaU para todas las temperaturas inferiores a I? <5>? alla allana naro ron n el ca cami mino no para para el desa desarr rrol ollo lo de la crio crioge geni nia. a. Davy Davy y arad araday ay generaron gases calentado una mezcla adecuada en un etremo de un tu!o













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&a!emos que: :

4e m

… Exiimos

B

&ustituyendo los datos: cal <@@g >@ 1@ = 4 : ? gcal =4



ml v

 B

 B

@@ cal

$5ta.

0. n recipiente contiene >@@ g de aceite a 0@ =4. (A qué temperatura en =4 de!e ingresar un !loque de aluminio de < 2g de masa para que la temper temperatu atura ra final final de equili equili!ri !rio o sea ?F =4) cal cal 4 e aceite @, ? g=4 N 4e Al @, FF g=4 9olución: Datos: Aceite Aluminio >@@g

mF

F@ ?>@





m<

:F

<@@@g

<@, 5@@ cal

2cal

$5ta.

?. na !o !ola de de >< ><,5P 2g 2g im impacta en una pared con una velocidad de <@ mQs. Oallar la cantidad de calor 6en 2cal7, que se produce con el impacto 6 < " oule

< cal 7. >,<5P

9olución: or definición de energía cinética: E4 E4

< F mM F < F 6><,5P ,5P76<@ mQs7 F

F@90 " oules

or el equivalente mecánico del calor:













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"oule 6"7 y la caloría 6cal7 eiste cierta equivalencia, luego ciertas F> cal . mediciones dicen que: < " @, F>

or lo tanto: 4e

<>@ " 2g =4

4e

<>@6@,, F> cal7 <>@6@ 6<@@@ g7 =4

4e

@, @00P @00P calQg =4

$5ta.

9olución : %elac elació ión n gene genera rall entr entre e la ca capa paci cida dad d calorífica 647 y el calor específico 64e7 de una misma sustancia. X 4a 4apa paci cida dad d cal calor oríf ífic ica a 647 647 : B

Y 6<7

X 4alor alor espe specífic ífico o 64e 64e7

caldera 6<7 <

m<4e<6BD

B@7

:<

6<@ 2g76@ 76@,@< ,@< calQg =47 =4766<@@ = 4 <@ = 47

:<

9 2cal

Y 6<7

X 4ant 4antid idad ad reci!i ci!ida da de calor alor reci!id i!ida a por el agua 6 F7

1. Encontrar la la ca capacidad ca calorífica 647 de F@ g de agua.

4

Calorimetría

F

m4e6BD

B@7

F

6F@ 2g76< calQg =476 476<@@ = 4 <@ = 47

F

<5@@ 2cal

Y6F7

X 4a 4alo lorr tot total al re reci!id i!ido o 6 B 7 : B

:< : F

 B

9 2cal <5@@ 2cal

$5ta. 9. n taladro emplea una potencia de 0@@ Z para perforar esferas de acero de F 2g, 2g, tra! tra!a' a'o o que que dema demand nda a de ? minu minuto tos. s. Oa Oall llar ar el incr increm emen ento to de la temperatura de las esferas sa!iendo que estas a!sor!en el P@[ del calor : B

<5@9 2cal













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esferas: :

… Exiimos 

m4 e B

?> = 4

$5ta.

<@. 8a capacidad calorífica de un calorímetro es de P@ calQ=4, encuentre su equivalente en agua.

9olución : X El equivalente en agua de un calorímetro es una supuesta masa de agua que en el mismo rango de temperatura a!sor!e la misma cantidad de calor en el calorímetro: agua m4e B

calorímetro L B

m6< calQg =47 P@ calQ=4

m

B@7

En 6<7:

6F@@ 6F@@@ @ g76 g76@ @,
B

m 4e6BD

P@g

$5ta.

<@@6<76B

F@7 F@@6<76B 5@7

%esolviendo: B

P@ =4

@

$5ta.

@ =4 con F@@g de agua $irviendo, llegado el equili!rio el termómetro del calo ca lorríme ímetro tro ma marrca 1@ =4 =4.. Oa Oall llar ar el equivalente en agua del calorímetro. 8a temperatur temperatura a inicial inicial del calorímet calorímetro ro era F@ =4.

9olución: X &ea m- la masa del equivalente del calorímetro X El agua agua $ie $ierve a <@@ <@@ =4 =4 0 

agua















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9olución : X %epr epres esen entac tació ión n linea lineall de la mez mezcl cla a de los <@@ vol3menes de agua:

< F <= 4
F= 4 Fg6<7

0 0= 4 0g6<7

... B

<@@ <@@ <@@=4 <@@g6<7

X n calorímetro de capacidad calorífica desprecia!le es aquel que no a!sor!e calor.

Calorimetría < F

m4 A6B 6BAC

@

BA 7 m4 C6B 6BAC

BC7

@

De donde o!tenemos: 4A 4C

BAC BA BA BAC

Y 6<7

X Gezc Gezcla la de de mas masas as igu igual ales es de C y 4

0

>













Academia Pamer 8uego: BA4


B4 6BA BAC 76B 76BC BC4 7 BA 6BAC 76BAC B4 7 AC BC 76B 6BAC BC 76BC4 B4 7 6B 6BA BAC 76BC BC4 7

@@ g y está a la temperatura de F@ =4, en él se depositan P@ g de acei ac eite te cuya cuya temp temper erat atur ura a es 0@ =4 y tam!ién >@ g de agua calentada $asta 5@ =4 =4.. Oá Oáll lles ese e la temp temper erat atur ura a de la mezcla. El calor específico del aluminio

<= 8ey: 4alor sensi!le 6<7 para calentar el $ielo desde I<@ =4 $asta @ =4. <

m4e B

<

6<76@, ?7 @ 6 <@7

<

? cal

F= 8e

4al

Y 6<7 latent latent

6 7 para derretir













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de estos cu!os) el calor específico del calQg = 4 . $ielo es @, ? calQg

Calorimetría

9olución :

F

F@=4 ?g6@,?7

8

@= 4

<

F?=4 ?g6<7

<= 8ey: 4alor alor se sens nsi! i!le le 6<7 para enfriar el agua F? =4 $asta @ =4.  m4e B

<5. 4alcule el ca calor nec necesario para F@ g vaporizar de agua cuya temperatura es F@ =4.













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X Gedi Gedio o litr litro o de agua agua equ equiv ival ale e a @,? @,? 2g, 2g, luego calculamos el calor 68 7 necesario para vaporizarlo:

<9. (ué cantidad de de ag agua se puede llevar al punto de e!ullición 6a presión atmo atmosf sfér éric ica a nor norma mal7 l7,, co cons nsum umie iend ndo o 0 2Z$ de energía) 8a temperatura inicial del agua es <@ =4, se desprecian las pérdidas de calor.

8

m8 M

8

6@,? 2g 2g76?>@ ca calQg7

8

F1@@@@ cal

X Escr Escri! i!ié iénd ndol olo o en "ou "oule less 6"7: 6"7: Z

8

F1@@@@ 6>,<5 " 7

Z

<












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X A la temperatura de equili!rio Btodo el sistema será agua, luego el $ie $ielo cam am!i !iar ará á de fase fase 68 7 y se cale ca lent ntar ará á 6<7 $asta $asta B B-, -, mientr mientras as que que el agua agua que que está stá a <@@= <@@=4 4 se enfriará 6F7 $asta B-.

:8

@ :<

:F

ninguna pérdida) &ugerencia: tilice: Equivalente mecánico del calor: >F1 2gmQ2cal 9olución: 8a energ energía ía potenc potencial ial de!e de!e conve converti rtirse rse íntegramente en calor: E

X Equ Equili! ili!ri rio o té térmic mico: :

Calorimetría

mg$

@

60L765@7 60L76<76B @7 6?L76B <@@7 F>@ 0B ?B ?@@ @

$5ta

@

@

m4e B

Y 6<7

En la ec ecua uaci ción ón 6<7, 6<7, para para ca canc ncel elar ar la masa m- ésta de!e escri!irse en las mismas unidades y el 4e en 2calQ2g =4 .















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F?. na !a ! ala de d e pl p lomo co c on ci c ierta velocidad y a una temperatura de F1 =4

F

_ m8

F@65@7
0

4em B

<6F@76?@7 <@@@ cal













Física II

alqu alquim imia ia.. 8avo 8avois isie ierr lo iden identi tifi ficó có por por primera vez como elemento durante sus investigaciones so!re la composición del aire. A temper temperatu atura ra ordina ordinaria ria,, es un líquido líquido

Calorimetría

presión de 1 P>@ atmósferas 6? 5@@ @@@ mm Og7 Og7 se tran transf sfor orma ma en sóli sólido do.. &e disu disuel elve ve en ácid ácido o nítr nítric ico o y en ácid ácido o sulf3rico concentrados, pero es resistente a los álcalis. Biene un punto de fusión de I09 V4, un punto de e!ullición













Academia Pamer


en un recipiente de capacidad calorífica desprecia!le para que al mezclarse con una sustancia  que se encuentra a
?@@ g e7 más de ?@@ g













Física II

<9. 4alcular la la ca capacidad ca calorífica de una sustancia 6en calQ=47 que varia en ?@ =4 cuando se le agrega F@@@ cal. a7 F? !7 0@ c7 >@ d7 >? e7 ?@

Calorimetría F?. n trozo de metal de calor espe es pecí cífi fico co @, P calQg =4 y masa >@@ g, reci!ió 0P@@ calorías, de manera que su temper temperatu atura ra se incre increme mentó ntó $asta $asta <@@













Academia Pamer metálico 4e4u

en

@, @9 @9 calQg =4 7.

calQg


=4.

6

0>. &e tiene ?@ g de ag agua a 5@ ==4 4. (4uántas calorías de!e ceder para que se convierta en $ielo a I<@=4)



























2. Calorimetría1

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