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).