Calor, mezclas y cambios de fase Profesor: Robinson Pino H. OBJETIVOS Al término de la unidad, usted deberá:. Establecer el equilibrio térmico de una mezcla.. Reconocer las diferentes fases de la materia. 3. Aplicar los conceptos de calor específico y calor latente a problemas. 4. Comprender los fenómenos del roce y el calor.
CALOR CALOR: Es una manifestación de la energía provocada por choques moleculares. De un cuerpo que gana energía por este mecanismo de choques moleculares se dice que absorbe calor; del que pierde energía decimos que desprende calor. Unidades para calor S.I.: (Joule), C.G.S.: (Ergios). Pero suele expresarse en Calorías, donde (cal) = 4.8 (joule). 3 MATERIALES Y CALOR CAPACIDAD CALÓRICA (C): Es la relación entre el calor absorbido o cedido () por un material y la variación de temperatura ( T) que éste experimenta. C = T CALOR ESPECÍFICO (c): Es característico de cada material y corresponde a su capacidad calórica por unidad de masa (m). c = m T 4
La capacidad calórica de un cuerpo de 00 [g] de masa que aumenta su temperatura en 40 [ C] cuando le suministran 4.000 [cal] es: a).000 [cal g/ C] b) 00 [cal/g] c) 00 [cal/ C] d) 83,68 [J/g] C e) 0,5 [cal/g C] 5 Si el calor específico del acero es 0, [cal/g C], la cantidad de calor necesaria para que 400[g] de acero pasen de 0 [ C] a 00 [ C] es: A) 3.840 [cal] B) 5.350 [cal] C) 4.50 [cal] D) 4.800 [cal] A E) 5.350 [cal] 6 3
EUILIBRIO TÉRMICO Al poner en contacto dos cuerpos de distinta temperatura, se produce una transferencia de energía calórica, desde la de mayor temperatura (cede energía) hacia la de menor temperatura (absorbe energía). Finalmente, se produce el equilibrio térmico, cuando ambos cuerpos se encuentran a igual temperatura. 7 PRINCIPIO CALORIMÉTRICO DE LAS MEZCLAS Al poner en contacto dos cuerpos a diferente temperatura, se cumple que: m c cedido ( T T ) = m c ( T T ) eq = Principio de Regnault: El calor cedido por los cuerpos de mayor temperatura es igual al absorbido por los de menor temperatura, hasta alcanzar el equilibrio térmico. absorbido eq 8 4
Al combinar 00 [g] de agua a 0 [ C] con 300 [g] de alcohol (c = 0,66 [cal/g C]) a 50 [ C], se obtiene una temperatura aproximada de la mezcla de a) 5 [ C] b) 35 [ C] c) 45 [ C] d) 60 [ C] e) 75 [ C] B 9 FASES DE LA MATERIA Sublimación Fusión Ebullición Solidificación Condensación 0 5
Un trozo de naftalina desaparece en el interior de un armario. El cambio de fase se denomina a) fusión. b) solidificación. c) vaporización. d) condensación. e) sublimación. E Comprensión CALOR LATENTE (L) Se denomina calor latente (L) a la cantidad de calor () por unidad de masa (m) que se debe ceder o extraer a una sustancia en su punto crítico, para que cambie totalmente de fase. L = m Unidades para calor Latente S.I.: (Joule/kilogramo), pero suele expresarse en (caloría/gramo) 6
LEYES DEL CAMBIO DE FASE Durante el cambio de fase la temperatura del elemento permanece constante. A una determinada presión, la temperatura a la que se produce el cambio de fase (punto crítico), tiene un valor bien determinado para cada sustancia. El calor aplicado a un elemento en el punto crítico para cambiar su estado es el mismo que para revertirlo. 3 ROCE Y CALOR Cada vez que frotamos dos superficies entre sí se produce fricción o roce entre ellos, disipando calor. Esto se debe a que interactúan entre sí los electrones de cada una de las superficies en contacto, produciendo interacciones de tipo electromagnético. La energía así disipada se manifiesta en calor. 4 7
Un trozo de azufre, de masa 00 (g), se encuentra a una temperatura de 9 (ºC). Si se le suministran 650 (cal), qué masa de azufre se fundirá? (L=3 (cal/g)).el punto de fusión del azufre es 9 (ºC) a) 5 (g) b) 50 (g) c) 60 (g) d) 00 (g) e) 00 (g) B 5 ué cantidad de calor se debe suministrar a 00 g de hielo a 0º para que se transformen en agua a 0º C? (Lf = 80 cal/g) a).000 cal b) 8.000 cal c) 0.000 cal d).000 cal e) 0.000 cal C 6 8
SÍNTESIS DE LA CLASE Calor Cambios de fase Produce Si se agrega calor Si se extrae calor Cambio de temperatura Se puede lograr Fusión Se puede lograr Hasta lograr Equilibrio térmico Ebullición Sublimación Solidificación Condensación 7 9