EFECTOS
DEL CALOR.
Cuando
suministramos calor a un cuerpo observamos:
-
Un aumento de la temperatura.
-
Cambio del estado de agregación.
-
El cuerpo se dilata.
CALOR
TRANSFERIDO CON VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA.
La cantidad de
calor absorbido o cedido por un cuerpo depende del incremento de la
temperatura, de su masa o de la naturaleza del cuerpo.
-
Cuanto mayor es la temperatura,
mayor calor se recibe.
-
Cuanto mayor sea la masa, más
calor debe recibir para incrementar la temperatura.
-
Si dos cuerpos son distintos y
tienen la misma masa, para incrementar uniformemente su calor deberán recibir
distinto calor.
El calor
específico de una sustancia es el calor que debe recibir esta sustancia para
aumentar 1 ºK su temperatura.
VALOR DEL
CALOR ABSORBIDO.
Hay una
fórmula para calcular el calor absorbido o cedido por un cuerpo:
Q=c
mΔt
Q es el calor transferido.
c es el calor específico.
m es la masa del cuerpo.
Δ es el incremento de la temperatura.
Si el valor de Q es
positivo, el calor es absorbido. Si es negativo, es cedido.
EQUILIBRIO TÉRMICO.
Cuando dos cuerpos con
distinta temperatura entran en contacto, uno cederá calor y otro lo absorberá
hasta alcanzar el equilibrio térmico, la misma temperatura. La expresión
matemática que determina el equilibrio térmico tiene gran importancia a la hora de determinar el
equilibrio térmico.
Calor transferido:
-
Calor cedido por el cuerpo a mayor
temperatura: Qa=cama(ta-t)
-
Calor absorbido por el cuerpo a menor
temperatura: Qb=cbmb(tb-t)
El equilibrio térmico
se cumple cuando el calor absorbido es igual al cedido. Responde a esta fórmula:
Qa= Qb; que es igual a: cama(ta-t)=
cbmb(tb-t)
CAMBIOS
DE ESTADO DE AGREGACIÓN.
Los cambios de estado
ocurren por la absorción o cesión de calor.
La explicación a los
cambios de estado la hallamos en la teoría cinético-molecular.
-
Al absorber el calor provoca un aumento
de la energía cinética y potencial de las partículas del cuerpo. Si se vencen
las fuerzas atractivas que existen entre las partículas, se producen dos
posibles cambios de estado, o el sólido pasa a líquido o el líquido pasa a gas.
-
Al ceder el calor provoca una disminución
de la energía cinética y potencial de las partículas. Esto aumenta la atracción
entre las partículas, por lo que el gas pasa a líquido y el líquido a sólido.
·
Solidificación: paso de líquido a sólido.
·
Fusión: es el paso del estado sólido a
líquido. El calor absorbido en este proceso es el mismo que el cedido en la
solidificación.
o
Punto de fusión: la temperatura a la que
una sustancia produce la fusión. También se le conoce como temperatura de
fusión y es la misma que en la solidificación.
o
Calor de fusión (Lf): es el
calor necesario para que la unidad de masa de una sustancia pase de sólido a
líquido a la temperatura de fusión. Su unidad en el SI es el Jžkg-1.
Responde a esta fórmula Q=mLf
·
Vaporización: es el paso del estado
líquido a gas. El calor absorbido en este proceso es el mismo que el cedido en
la condensación.
o
Punto de ebullición: la temperatura a la
que una sustancia produce la vaporización. También se le conoce como
temperatura de ebullición y es la misma que en la condensación.
o
Calor de vaporización (Lv): es
el calor necesario para que la unidad de masa de una sustancia pase de líquido
a vapor a la temperatura de ebullición. Su unidad en el SI es el Jž
kg-1. Responde a esta fórmula Q=mLv
DILATACIÓN TÉRMICA.
La dilatación térmica
es el aumento del volumen que experimenta los cuerpos al elevar su temperatura.
Esto se produce porque al aumentar el calor se aumenta la energía cinética, que
vibran más y así aumentan el volumen del cuerpo y la distancia entre las
partículas de éste.
La dilatación afecta a
todos los estados de agregación de la materia pero su magnitud depende de la
intensidad de las fuerzas atractivas entre
las partículas. Por esto la dilatación suele ser menor en los sólidos que
en los líquidos y en los líquidos menor que en los gases.
DILATACIÓN DE LOS
SÓLIDOS.
Existen tres tipos de
dilatación:
-
Dilatación lineal. Es la variación de
longitud del sólido. El coeficiente de dilatación lineal del sólido, λ, es el
incremento que experimenta la unidad de longitud al aumentar 1ºC su
temperatura. La longitud final de un cuerpo responde a esta fórmula: l=l0(1+λΔ)
-
Dilatación superficial. Corresponde a la
variación de superficie del sólido. El coeficiente de dilatación superficial
del sólido, β, es el incremento que experimenta la unidad de superficie al
aumentar 1ºC su temperatura. La superficie final del cuerpo responde a esta
fórmula: S=S0(1+βΔ)
β≈2
-
Dilatación cúbica. Corresponde a la
variación del volumen del sólido. El coeficiente de dilatación cúbica del
sólido, γ, es el incremento que
experimenta la unidad de volumen al aumentar 1ºC su temperatura. La superficie
final del cuerpo responde a esta fórmula: V=V0(1+ γ Δt)
λ≈3
t es la temperatura.
DILATACIÓN DE LOS
LÍQUIDOS.
La dilatación de los
líquidos es similar a la dilatación cúbica de los sólidos. Cada líquido tiene
un coeficiente de dilatación cúbica, K, propio, mayor que el de los sólidos.
Con esta expresión se
calcula el volumen de un líquido al aumentar su temperatura: V=V0(1+KΔt)
DILATACIÓN DE LOS
GASES.
Todos los gases tienen
el mismo coeficiente de dilatación térmica, α . La presión afecta
bastante a su volumen.
1
1
α = ................... C-1
273
Con esta expresión se calcula el volumen de un gas al aumentar su temperatura:
Con esta expresión se calcula el volumen de un gas al aumentar su temperatura: