CALORIMETRIA

Mg. Jaime Mayhuay Castro

Calorimetría

Parte de la física que se encarga delestudio de la trasferencia de calor entrelos cuerpos.

Calor

El calor está definido como la forma deenergía que se transfiere entre diferentescuerpos, el calor significa simplementetransferencia de energía.

El calor siempre va desde el cuerpo de mayortemperatura hacia el cuerpo de menortemperatura, hasta que ambos cuerpos seencuentren en equilibrio térmico (ejemplo: unajarra de agua helada dejada en una habitaciónse entibia).

TRANSFERENCIA DE CALOR

El calor puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estosson la radiación, la conducción y la convención, aunque en la mayoría de losprocesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.

Conducción

Es la principal forma detransferencia de calor en losmateriales solidos.

La rapidez con que seproduce depende de lascaracterísticas internas.

Hay los malos y los buenosconductores de calor.

convención

En los líquidos y los gases, laprincipal forma detransmisión del calor es laconvección. el materialcaliente se desplaza, haciaarriba.

Radiación

En ausencia de un medio,existe una transferencia decalor por radiación entre dossuperficies a diferentestemperaturas, debido a quetodas las superficies contemperatura emiten energía enforma de ondaselectromagnéticas

CALOR

• UNIDADES DE CALOR

• A. Caloría (cal)

Representa la cantidad de calor que se debe suministra a 1 gramo de agua para elevar su temperatura en 1°C .

• Kilocaloría = 1000cal.

CALOR SENSIBLE

• Si damos o quitamos calor a un cuerpo éste logra variar su temperatura. Se dice que ha sido afectado por un calor sensible.

• Sólo produce cambios en la temperatura de los cuerpos, y no un cambio de estado; valor viene dado por:

UNIDADES

Q= Calor ( cal)Ce= calor especifico cal / gr x °cΔt = Variación de temperatura (°c)m = masa ( gr )

Calor específico del agua = 1 cal/g·ºc

Calor específico del hielo = 0,5 cal/g·ºC

CALOR LATENTE

• Es la que se produce o necesita para uncambio de estado.

DE SOLIDO A LIQUIDO O VICEVERSAQ = M x CL

Calor latente de solidificación del agua = 80 cal/g

DE LIQUIDO A GAS O VICEVERZAQ = M x CL

Calor latente de vaporización del agua = 540 cal/g

PROBLEMA N°01

• Hallar la cantidad de calor necesario para llevar agua a 17 °C a 68°C, si la masa de agua es 230 gr. RESPUESTA :11730 Cal.

• SOLUCION: Q= M x Cex Δ°tQ= ¿?M= 230 grCe= 1 cal /gr°CΔ°t= 68°C-17°C = 51°C

Q= 230 gr x 1 cal /gr °C x 51°CQ= 11730 Cal.

PROBLEMA 1

• Se tienen 1000 gramos de agua a 90 grados centígrados y se combinan con 1500 gramos de agua a 60 grados centígrados. Calcula la temperatura final.

Temperatura de equilibrio : x ( debe ser mayor de 60°C pero menor de 90°C)M1= 1000 gr M2= 1500 grCe = 1 cal/gr°C Ce = 1 cal/gr°CΔ°t = 90°C-x Δ°t = x - 60°C

Q perdido = Q ganado1000 x 1 x (90-x) = 1500x 1x1(x-60)

Resolviendo

x= 72°C

PROBLEMA 2

• Se mezclan 100 g de agua a 10 ºC con 300 g de agua a 40 ºC. ¿Cuál será la temperatura final de la mezcla? Respuesta 32,5 °C

Temperatura de equilibrio : x ( debe ser mayor de 10°C pero menor de 40°C)M1= 100 gr M2= 300 grCe = 1 cal/gr°C Ce = 1 cal/gr°CΔ°t = x - 10°C Δ°t = 40 °C - x

Q perdido = Q ganado100 x 1 x (x- 10) = 300x 1x1(40- x)

Resolviendo

x= 32,5 °C

PROBLEMA 3

• ¿Cuántas calorías son necesarias para convertir 15 g de hielo a 0 ºC en vapor de agua a 100 ºC? RESPUESTA : 10800 CALORIAS

A) Hielo a 0°C a Agua 0°C cambio de estadoB) De 0°C Agua a 100°C Agua Calor sensibleC) Agua a 100°C a 100°C Vapor de agua cambio de estado.

A) Cambio de estadoQ= M.CL Q=15 gr x 80 cal/grQ= 1200 Cal

B) Calor sensible

Q= MxCex Δ°tQ= 5x 1 x 100= 1500 Cal

C) Cambio de estadoQ= M.CLQ=15 gr x 540 cal/grQ= 8100 Cal

TOTAL = 1200 + 1500 +8100 = 10800 CAL

PROBLEMA 4

• Cuantas calorías se necesita para elevar la temperatura de 8°C hasta 80 °C, si la masa es de medio kilogramo. RESPUESTA: 36000 cal

Q= M x Cex °tQ= ¿?M= 500 grCe= 1 cal /gr°CΔ°t= 80°C- 8°C = 72°C

Q= 500 gr x 1 cal /gr °C x 72°CQ= 36000 Cal.

PROBLEMA 5

• Se mezclan 360 gr de agua a 70 °C con 1 kg deagua a 25 °C. Hallar la temperatura deequilibrio. RESPUESTA : 36 °C

Temperatura de equilibrio : x ( debe ser mayor de 25°C pero menor de 70°C)M1= 360 gr M2= 1000 grCe = 1 cal/gr.°C Ce = 1 cal/gr.°CΔ°t = 70 - x Δ°t = x – 25°C

Q perdido = Q ganado360 x 1 x (70 - x) = 1000x 1x1(x - 25)

Resolviendo

x= 36,0 °C

PROBLEMA 6

• Hallar la cantidad de calor que se necesitapara llevar 460 gr de hielo a -16 °C hasta 85 °Cagua. RESPUESTA: 79 580 Cal

A) Hielo a -16°C a Agua 0°C cambio de estadoB) De 0°C Agua a 0° Agua Calor sensibleC) Agua a 0°C a 85°C agua

A) Calor sensibleQ= MxCex Δ°tQ= 460 x 0,5 x16°CQ= 3680 Cal

B) Cambio de estadoQ= M.CL Q=460 gr x 80 cal/grQ= 36800 Cal

A) Calor sensibleQ= MxCex Δ°tQ= 460 x 1 x 85°CQ= 39100 Cal

TOTAL = 3680 + 36800 +39100 = 79580 Cal

GRACIAS