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Calorimetría y cambios de fase

CalorimetríaCalorimetría es la parte de la termología que estudia la medición del calor de los cuerpos.

Ecuación fundamental de la calorimetría

Para medir el calor en una reacción química o un cambio físico se usa un instrumento llamado calorímetro. Pero también se puede emplear un modo indirecto calculando el calor que los organismos vivos producen a partir de la producción de dióxido de carbono y de nitrógeno, y del consumo de oxígeno.

Principios de la Calorimetría

1 - Principio: Cuando 2 o más cuerpos con temperaturas diferentes son puestos en contacto, ellos intercambian calor entre sí hasta alcanzar el equilibrio térmico. Luego, considerando un sistema térmicamente aislado, "La cantidad de calor recibida por unos es igual a la cantidad de calor cedida por los otros".

2 - Principio: "La cantidad de calor recibida por un sistema durante una transformación es igual a la cantidad de calor cedida por él en la transformación inversa".

Cambios de fase

• Calor: es la energía en movimiento entre 2 cuerpos o sistemas, proveniente de la existencia de una diferencia de temperatura entre ellos.

• Fase: este termino se usa para describir un estado especifico de la materia.

• Una transición de una fase a otra es un cambio de fase.

• Para una presión dada, los cambios de fase se dan a una temperatura definida, generalmente acompañada por absorción o emisión de calor, y un cambio de volumen y densidad.

Cambios de fase

• Fase solido• Fase liquida• Fase gaseosa

Fusión

calor de fusión :

Se denotado con Lf

En términos más generales, para fundir una masa m de material con calor de fusión Lf se requiere una cantidad de calor Q dada por:

solidificación

• Para congelar agua líquida a 0 °C tenemos que quitar calor; la magnitud es la misma, pero ahora Q es negativa porque se quita calor en vez de agregarse.

evaporaciónEs una transición de fase entre líquido a gas

calor de vaporización:

Se denota con Lv

Es decir, necesitamos para convertir 1 kg de agua líquida a 100 °C en 1 kg de vapor de agua a 100 °C

En contraste, para elevar la temperatura de 1 kg de agua de 0 °C a 100 °C se requieren:

Esto quiere decir que se requiere menos de la quinta parte del calor necesario para la vaporización a 100 °C.

Esto concuerda con nuestra experiencia en la cocina: una olla de agua puede alcanzar la temperatura de ebullición en unos minutos, pero tarda mucho más en evaporarse por completo.

sublimación

Es cuando una sustancia cambia directamente de la fase sólida a la gaseosa

La combustión

Las reacciones químicas, como la combustión, son análogas a los cambios de fase en cuanto a que implican cantidades definidas de calor.

calor de combustión

Se denota Lc

Calor de combustión de la gasolina