INTEGRANTES:*Hernandez Moreno Francisco*Diaz Farris Eduardo Antonio* Luis Jesús Ríos Melo* José Pablo González Pérez

Tema.- Cantidad de Calor

5 de septiembre del 2011Equipo.-1 5 ° H ElectrónicaFísica IIMaestro Ernesto Rivera Yañez .-

                        TEMA 1.- CANTIDAD DE CALOR  INDICE......*Calor y Temperatura                    *¿Que es el calor?*Cantidad de Calor*Relacion Calor-Trabajo-Potencia*Unidad de medida*Equivalencias en el S.I*Cantidad de sustancia=Calor* Unidades del calor especifico*Factores que afectan el calor especifico*Medidas de calor*Calor latente"*Calor especifico*Ejercicios Resueltos*Video Del tema*Cuestionario Del Tema*Bibliografias                              

¿Que es el calor y que la Temperatura?

Calor:En términos generales es la suma de la energía cinética de las moléculas que están en constante movimiento en una sustancia. Lo cual produce una energía calorífica.

Temperatura:Por otra parte, la temperatura es una medida del calor, mide la energía cinética media de las moléculas que conforman al cuerpo.

Al estar las moléculas en constante movimiento siempre existirá calor, aunque si se llegara al 0 absoluto de la escala de Kelvin se llegaría a un punto de energía cinética de las moléculas nulo.

               ¿Que es el calor?

El calor es la energia cinetica de las particulas atomicas,es una forma de energia almacenada en los cuerpos,que es funcion del estado de vibracion de sus moleculas y del tipo de estructura que lo forman. Hasta el siglo 19 se consideraba que el calor era un material sin peso.

      

Cantidad de CalorSe define como la cantidad de

calor que se debe agregar a una libra de agua para aumentar su

temperatura en un grado Fahrenheit, y equivale a

252 calorías.

*Un dato importante en cantidad de calor, es que mientras más moléculas contenga un cuerpo mayor es su energía térmica( suma de las energías cinética y potencial interna de un cuerpo).

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La cantidad de calor (Q) está relacionada directamente con la naturaleza de la sustancia que compone el cuerpo. La

dependencia de la cantidad de calor con la naturaleza de la sustancia se caracteriza por una magnitud denominada calor

específico de la sustancia.

Relación calor-trabajo-potencia.La «energía» es la capacidad que se necesita para ejecutar acciones externas, o sea, es la materia prima que se requiere para realizar «trabajo»que por definición el trabajo es un tránsito de energía.Por su parte, el trabajo realizado en un determinado tiempo se define como «potencia». Actualmente existen dos grandes sistemas para definir estas y otras magnitudes: el Sistema Internacional (SI) y el Sistema Americano.

El joule (símbolo J) es la unidad derivada del Sistema Internacional utilizada para medir energía, trabajo y calor.

En trabajo: En el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser mecánica, eléctrica, magnética, química, etc. por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico.

En energía: Puede utilizarse para medir calor, el cual es energía cinética (movimiento en forma de vibraciones) a escala atómica y molecular de un cuerpo.

Potencia:  es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Un joule también puede ser definido como el trabajo necesario para producir un vatio (watt) de potencia durante un segundo. 

En el SI, la unidad básica de energía es el joule (J), el cual es exactamente igual al trabajo de 1 newton-metro (Nm). Un newton (N) es aproximadamente igual a 0,1 kilogramo fuerza. Así, 1 J es el trabajo requerido para levantar aproximadamente 100 g (0,1 kg) a una altura de 1 m.

Si 1 J de energía es aplicado durante 1 s, es decir, 100 g levantados 1 m en 1 s, entonces la potencia requerida es exactamente 1 watt (W).

Otra unidad es la caloría, la cual es definida en términos de energía calórica como el calor requerido para incrementar la temperatura de 1 g de agua 1 °C.La energía es intercambiable en su forma. Por ejemplo, el trabajo mecánico realizado por la fricción se convierte en calor, y el vapor procedente del agua en ebullición puede ser usado para empujar un pistón y realizar trabajo mecánico. 

Por lo tanto, hay una relación directa entre calorías y joules, a pesar de que una es definida en términos de esfuerzo mecánico y la otra en términos de calor.

             Unidad de medida

La unidad clásica para medir la cantidad de calor es la caloría. Como esta es la unidad no muy grande,se emplea a menudo la kilocaloria.Se define como la cantidad de calor necesario para variar la temperatura de la unidad de masa de agua en un 1°C entorno alos 15°C. En el (SI) la unidad de calor es la misma de energia, y se tiene una equivalencia en joules:1 Caloria= 4,186 joules1 Kcal= 4,186 kjoules

Equivalencias en el S.ILa unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el joule ( J ). La caloría (cal) también se usa frecuentemente en las aplicaciones científicas y tecnológicas.

                                 

 James Prescott Joule 

La unidad térmica inglesa es el BTU (British Thermical Unit) que es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en un grado Farenheit. Uno de los usos de esta medida es en el aire acondicionado doméstico y comercial.Un BTU= 778 ft.lb = 0.252 kCal1 kCal= 3.97 BTU=4186 Joules1 Cal= 4.18 Joules

            Cantidad de sustancia=calorLa cantidad de calor de un cuerpo representa la suma de energias termicas de todas las moleculas que lo componen.

Especialmente en fisica,conviene que la unidad de la cantidad de  sustancia sea el mol al medir el calor especifico, el cual es un cierto numero de moleculas o atomos de la sustancia.

Unidades de calor específico.

En el Sistema Internacional de Unidades, el calor especifico se expresa en julio por kilogramo y kelvin ( J · kgˉ¹ · Kˉ¹ );otra unidad, no perteneciente al SI, es la caloría por gramo y por kelvin ( cal · gˉ¹ · Kˉ¹ )

En los Estados Unidos, y en otros pocos países donde se sigue utilizando el Sistema Anglosajón de Unidades, el calor especifico se duele medir en BTU (unidad de calor) por libra (unidad de masa) y grados Fahrenheit (unidad de temperatura).

Factores que afectan el calor específico * Grados de Libertad (L): Es una variable termodinámica característica de las moléculas de los gases monoatómicos. En los cuales la energía interna corresponde a movimientos de traslación; en los que las partículas se mueven e intercambian energía en colisiones o choques.

*Masa Molar:El calor especifico puede adoptar diferentes valores para diferentes sustancias debido a la diferencia en masas molares, que es la masa de un mol(cantidad de sustancia) de cualquier elemento.

*Enlaces puentes de hidrógeno.Las moléculas que contienen enlaces polares de hidrógeno tienen la capacidad de almacenar energía calorífica en éstos enlaces.

*Impurezas.En el caso de las aleacioneshay ciertas condiciones en las cuales pequeñas impurezaspueden alterar en gran medida el calor específico.

Medidas de calorCuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el calor tomado por uno de ellos ha de ser igual en cantidad al calor cedido por el otro. Para todo proceso de transferencia calorífica que se realice entre dos cuerpos puede escribirse entonces la ecuación:                                 

                          Q1 =-Q2En donde el signo – indica que en un cuerpo el calor se cede, mientras que en el otro se toma. 

Cada material posee diferentes capacidades para incrementar su temperatura, en relación con el tiempo de exposición  a la fuente de calor.CAPACIDAD CALORÍFICA (C)Es la relación del calor suministrado con respecto al correspondiente incremento de temperatura del cuerpo.

La unidad de la capacidad calorifica en el S.I. es la razón Joules y Kelvin (J/K); pero el intervalo Celsius es el mismo que Kelvin; sin embargo se utiliza mas la razón Joules y Centigrados (J/°C), y los BTU sobre grado Farenheit (BTU/°F)

Cuando el calor fluye a un objeto, su energía térmica se incrementa al igual que su temperatura, en relación con su tamaño y el material con que esta hecho. Los valores constantes que nos permiten determinar esas cantidades de calor, se conocen como calor específico del material.

Calor Latente.La cantidad de calor necesaria para producir un cambio de fase se llama calor latente; Existen calores latentes de sublimación, fusión y vaporización. Ejemplo: 

 El calor que se absorbe sin cambiar la temperatura del agua es el calor latente; no se pierde, sino que se emplea en transformar el agua en vapor y se almacena como energía en el vapor. Cuando el vapor se condensa para formar agua, esta energía vuelve a liberarse. La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula:Q=m·c·(Tf-Ti)Donde m es la masa, c es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura finalSi Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q>0

CALOR ESPECIFICO

Es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de una cantidad de masa 

ó

donde :c= Calor Especifico(cal/g°C ó BTU/Lb°F)C= Capacidad Calorífica (cal/°C ó BTU/°F)m= masa (g ó Lb.)Q= cantidad de calor (cal o BTU)       = cambio de temperatura (°C ó °F)

La cantidad de calor absorbida o liberada por un cuerpo de masa y calor específico dados cuando su temperatura varía, se calcula con la relación:

Ejercicios Resueltos:

   

Transferencia de calor:

Cantidad de        calor

Ecuacion calorimetrica

Es la formula que determina la cantidad de calor

Q=cm(tf-ti)

calor especifico

Es la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia para elevar su temp. en una unidad

se expresa en:

• Joules(J)• Kilocaloria(kcal)• Caloria(cal)

Es la cantidad proporcional al movimiento cinético de las moléculas de una sustancia o cuerpo.

Conclusiones:

*El calor es la energía cinética de todas las moléculas de una sustancia.*La temperatura es una medida de la energía del cinética media de las moléculas que conforman un cuerpo.*Mientras más moléculas contiene un cuerpo mayor es su energía térmica(suma de las energías cinética y potencial interna de un cuerpo o sustancia).*Existen dos cantidades de calor: Latente y Especifica (cantidad necesaria para producir un cambio de fase y la cantidad necesaria para elevar un grado la temperatura de una cantidad de masa).*Las unidades de calor son calorías, joule y en el sistema inglés las BTU. Las cuales tienen equivalencias.

                   Cuestionario1.-¿Que pasa con las moleculas cuando estan en continuo moviemiento?a)Producen Calor      b)Producen frio       c)Se anulan

2.-¿Ecuacion que determina el calor latente?a)C=a-b          b)c= C/m        c)Q=m·c·(Tf-Ti)

3.- ¿ Siglo en que el calor se consideraba un material sin peso? a) siglo 18     b)siglo 19     c) siglo 21

4.- ¿Cual es la unidad clasica para medir  de calor?a)fahrenheit            b)celsius            c) caloria y joule

5.- ¿Cuales son las unidades del calor especifico?a)( J · kgˉ¹ · Kˉ¹ )        b)c/m         c)Q=-Q2

 

8.-¿Menciona un factor que afecta el calor especifico?a)capacidad calorifica    b)masa molar     c)movimiento de                                                                                                  moleculas                                                              

9.- ¿Que aparato se utiliza para medir el calor?                         a)termometro    b)telescopio       c) lupa

 

6.-¿Cuales son las  formas en que puede transferirse el calor?a)magnetismo       b)radiacion,conduccion      c)masa molary atraccion                y conveccion

7.-¿Tipos de calores latentes que existen?a)calores extremos      b) calor clasico      c)sublimación, fusión                                                                                                                    y vaporizacion

 

10.-¿Para que es utilizado el joule (unidad derivada en el sistema internacional)a)para medir          b)para medir                  c)para medirmasa molar            la radiacion           calor,trabajo,potencia

BLIBLIOGRAFIAS                  

 www.Fisicanet.com                   www.textoscientificos.com                  

*Fisica general(bachillerato)