Calorimetría y Termodinámica
Conceptos térmicos
Propiedades térmicas de la materia
Gases ideales
Temperatura y termómetro
Calor y energía interna
Transferencia de Energía Interna
Calor Específico y Capacidad Calorífica
Fases (estados) de la materia y calor latente
Ley de los Gases
Modelo Cinético de los gases ideales
Definición de Temperatura
Medida de la energía cinética media de las moléculas en un cuerpo. Se expresa en grados Celsius (°C) en el Sistema Internacional o Kelvin (K)
Equilibrio térmico
Estado en que dos cuerpos en contacto tienen la misma temperatura.
Termómetros
Instrumentos que miden la temperatura, como los de mercurio, alcohol, resistencia y presión.
Temperatura
Medida de la energía cinética media
Energía térmica
Energía cinética de los átomos.
Energía interna
Suma de la energía térmica y potencial de una sustancia.
Calor
Energía que fluye de un objeto a otro.
Conducción
Convección
Radiación
Transferencia por colisiones de moléculas
Transferencia por movimiento de fluidos
Transferencia por ondas electromagnéticas
Capacidad calorífica
Calor específico
Calor específico para diferentes sustancias
Métodos para medir el calor específico
Cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un cuerpo en un grado Celsius o Kelvin
Cantidad de energía necesaria para elevar 1 kg de una sustancia 1 °C o K
Cada sustancia tiene un valor distinto de calor específico, que refleja la cantidad de energía necesaria para cambiar su temperatura
Método eléctrico
Se aplica una cantidad conocida de energía eléctrica a una muestra para medir el aumento de temperatura, usando la relación entre voltaje, corriente y tiempo
Método de Mezclas
Se mezcla una masa conocida de una sustancia a temperatura distinta con otra de calor específico conocido. El equilibrio térmico alcanzado permite calcular el calor específico de la sustancia desconocida
Otros Métodos
Otros métodos incluyen técnicas avanzadas como la bomba calorimétrica, que mide el calor específico de gases, y métodos diferenciales que comparan una sustancia desconocida con otra de calor específico conocido
Fases (estados) de la materia
Sólidos
Los sólidos tienen una forma y volumen definidos. Sus partículas están estrechamente unidas, vibrando alrededor de posiciones fijas debido a una fuerte fuerza de atracción
Líquidos
Los líquidos tienen un volumen definido pero una forma variable. Sus partículas están menos unidas que en los sólidos, permitiendo que se deslicen unas sobre otras
Gases
Los gases no tienen forma ni volumen definidos, ya que sus partículas se encuentran muy separadas y se mueven libremente en todas las direcciones
Plasma
El plasma es un gas ionizado compuesto de iones y electrones. Es el estado de la materia más común en el universo, presente en las estrellas y en las auroras
Cambio de fase
Proceso en el cual una sustancia pasa de un estado de la materia a otro, como fusión, solidificación, vaporización, condensación, sublimación y deposición. Durante el cambio de fase, el calor absorbido o liberado cambia la energía potencial, no la temperatura
Calor latente
Es la cantidad de energía necesaria para cambiar el estado de una sustancia sin alterar su temperatura. Puede ser calor latente de fusión (para pasar de sólido a líquido) o de vaporización (de líquido a gas)
Métodos para medir el calor latente
Método eléctrico
Se aplica una cantidad conocida de energía eléctrica para calentar la muestra, midiendo el tiempo que tarda en cambiar de fase
Método de las mezclas
Se coloca una muestra de masa conocida a una temperatura distinta en un calorímetro con otra sustancia de calor latente conocido, y se mide el equilibrio térmico final
Evaporación
Proceso mediante el cual un líquido se convierte en gas a una temperatura inferior a su punto de ebullición, debido a que algunas moléculas en la superficie tienen suficiente energía cinética para escapar.
Humedad Relativa
Porcentaje de la cantidad de vapor de agua presente en el aire respecto al máximo que puede contener a una temperatura dada. Se mide con un higrómetro o un termómetro húmedo
Procesos térmicos
Isobárico
Isotérmico
Isocórico
Adabático
PV = nRT
Volumen constante
Presión constante
Temperatura constante
Calor constante
Moléculas separadas en colisiones elásticas
Volumen ↑: Menos colisiones, presión ↓ (p = k/V).
Temperatura ↑: Más colisiones, presión ↑ (p = kT).