Unidad # 1
Calor, temperatura y energía térmica
Calorimetría y Evaporación
Transferencia
de calor
Propiedades termicas
Temperatura, calor y energía interna
Dilatación termica
La dilatación térmica es el proceso por el cual los cuerpos aumentan su volumen debido a su temperatura. Afecta a todos los estados de agregación de la materia.
Cambios de fase y curva de calentamiento y enfriamiento.
Capacidad calorica
Superficial
Volumetrica
Lineal
Se produce cuando predomina una dimensión frente a las otras dos. Ejemplos de cuerpos que se dilatan linealmente son: varillas, alambres, barras...
Se produce cuando predominan dos dimensiones (una superficie) frente a una tercera. Ejemplos de cuerpos que se dilatan superficialmente son: láminas, planchas...
Se produce cuando las tres dimensiones del cuerpo son igualmente relevantes. Ejemplos de cuerpos que se dilatan de modo volumétrico son: los dados del parchís, o las estatuas de los jardines ...
Calor latente
Se puede expresar como la cantidad de calor requerida para elevar en 1ºC, la temperatura de una determinada cantidad de sustancia. Cuanto mayor sea la capacidad calorífica de una sustancia, mayor será la cantidad de calor entregada a ella para subir su temperatura.
Calor especifico
(propiedad extensiva), se expresa como "calor" sobre "grados centígrados" y, por tanto, tiene las siguientes unidades:
(propiedad intensiva) tiene las siguientes unidades:
Curva de calentamiento
Curva de enfriamiento
Describe la relación entre una temperatura exterior y la temperatura de impulsión o de flujo del líquido, normalmente agua, asociada a un circuito de calefacción.
Temperatura mínima de impulsión: dependiendo del tipo de calefacción y radiadores se establece una temperatura mínima de impulsión independientemente de la que indique la curva de calefacción elegida.
Temperatura máxima de impulsión: también dependiendo del tipo de calefacción y radiadores se establece una temperatura máxima de impulsión independientemente de la que ordene la curva de calefacción.
Es una gráfica lineal la cual representa el cambio de fase de la materia, por lo general siendo de Líquido-Sólido o Gas-Sólido. La variable independiente es el tiempo (las X) y la variable dependiente es la temperatura ( las Y). Se obtienen experimentalmente.
La curva tiene por objeto el control de la caldera o generador para que caliente las estancias de un edificio o vivienda a una temperatura confortable y lo más constante posible aunque cambien las temperaturas exteriores.
Consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro
Tipos de transferencia
de calor
Por conducción
Las moléculas de un objeto que está a una temperatura más alta vibran con mayor rapidez, estas chocan contra las moléculas menos energéticas situadas en la parte de menor temperatura del objeto
Por covecciòn
La ley de Fourier
sirve para cuantificar la conducción
es de la transferencia de energía debido al movimiento
macroscópico de “paquetes” del fluido
Por radiación
Es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas como la
luz visible, el infrarrojo y la radiación ultravioleta
El flujo de calor para cuerpos que están calientes a una
temperatura T se define como
Escala de temperatura
Las tres escalas de temperatura más comunes son Fahrenheit, Celsius y Kelvin.
Escala Celsius: su punto de congelación es de 0° y de ebullición es de 100°.
Fahrenheit: su punto de congelación es de 32° y el punto de ebullición es de 212°.
Kelvin: su punto de congelación es de 273.15 y de ebullición es de 373.15.
Fuerza y energía potencial
entre partículas
La suma de la energía cinética y potencial de una partícula se denomina energía mecánica (E).
Si sobre una partícula actúan varias fuerzas conservativas, la energía potencial será la suma de las energías potenciales asociadas a cada fuerza.
Concepto macroscópico y
microscópico de temperatura
Energía interna
La energía interna se define como la energía asociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas. Está en una escala separada de la energía macroscópica ordenada, que se asocia con los objetos en movimiento.
Macroscópico
1.- Presión: Imagine llenar un recipiente rígido conectado a un manómetro con gas y luego sellando el recipiente para que no escape el gas.(Ley de Amontons).
2.-Temperatura: A nivel microscópico, la temperatura describe la energía cinética promedio de las moléculas dentro de un material o sistema.
3.- Volumen: Si llenamos un globo con aire y lo sellamos, el globo contiene una cantidad específica de aire a presión atmosférica, digamos 1 atm. (Ley de Charles)
Microscópico
1.- Energía cinética: se relaciona con la temperatura al ser promedio de los átomos o moléculas en el sistema.
2.- Fuerza: Calor y trabajo son dos tipos de energía en tránsito, es decir, energía que pasa de un cuerpo a otro. El calor se transfiere a través de un vínculo térmico (∆T). El trabajo se transfiere a través de un vínculo mecánico (fuerzas y desplazamientos).
3.- Velocidad: Una mayor temperatura implica una mayor energía cinética de las moléculas, por lo que aumentará la probabilidad de que las colisiones sean productivas.
Calorimetría
Evaporación
Es la medida de la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo en el curso de un proceso físico o químico.
TIPOS DE CALORIMETRÍA
Mezclas
Eléctrico
Es un procedimiento experimental para determinar el calor específico medio de una sustancia.
Utiliza para ello un calorímetro, que en su forma más sencilla consiste en un recipiente metálico de paredes delgadas, cuya superficie exterior esta plateada para reducir las pérdidas de calor por radiación
En este método se utiliza un calorímetro en el que se coloca
una masa de agua conocida, junto con un termómetro, un agitador y una resistencia eléctrica de calefacción.
Es un fenómeno superficial, es decir las partículas de la superficie del líquido pueden adquirir suficiente energía cinética y escapar.
Cuando nos ponemos alcohol en la mano notamos frío debido a que las moléculas de alcohol toman de nuestra piel la energía suficiente para pasar al estado gaseoso.
La velocidad de evaporación depende de la temperatura: a mayor temperatura, mayor velocidad de evaporación.