El documento trata sobre la cantidad de calor y sus unidades de medida. Explica que la cantidad de calor es la energía térmica que fluye entre cuerpos debido a diferencias de temperatura. Las unidades de medida del calor en el SI son los julios, pero también se utilizan calorías, kilocalorías y BTUs. Además, presenta la ecuación para calcular la cantidad de calor como Q=m*c*ΔT, donde m es la masa, c el calor específico y ΔT la variación de temperatura.
UNIDAD DE APRENDIZAJE DE PRIMER GRADO DEL MES DE MAYO PARA TRABAJAR CON ESTUD...
Cantidad de calor.
1. La Cantidad de calor
El calor es simplemente otra forma de energía que puede medirse únicamente en términos del
efecto que produce.
La cantidad de calor es la energía térmica que fluye de un cuerpo o sistema a otro, con el que está
en contacto, debido a la diferencia de sus temperaturas
Unidades de medida
Ya que la cantidad de calor es ENERGIA, las unidades de medida de la cantidad de calor en el
Sistema Internacional (SI) son Julios. Sin embargo, existen otras unidades que son las siguientes:
Una caloría (cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua
en un grado Celsius.
Una kilocaloría (kcal) es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo
de agua en un grado Celsius (1 kcal = 1 000 cal).
Una unidad térmica británica (Btu) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de
una libra patrón (Ib) de agua en un grado Fahrenheit.
Transformación de Unidades.
Los factores de conversión de unidades
1 𝐾𝑐𝑎𝑙 = 4186 𝐽
1 𝑐𝑎𝑙 = 4,186 𝐽
1 𝐾𝑐𝑎𝑙 = 1000 𝑐𝑎𝑙
1 𝐵𝑇𝑈 = 1055.055 𝐽
Cálculo de la cantidad de CALOR (Q)
Para el cálculo de la cantidad de calor se utiliza la siguiente ecuación.
𝑄 = 𝑐. 𝑚. ∆𝑇
Donde:
Q = Cantidad de Calor
c = Calor especifico
m = masa
∆𝑇 = Variación de temperatura
Observaciones:
Esta ecuación se utiliza solamente cuando no existe cambio de estado de la materia.
Calor Específico.
Es una constante la cual depende del material, además el calor específico de un material es la
cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa.
Tabla de calor específico
2. Video explicativo
https://www.youtube.com/watch?v=V0lWDBAoQJc
Ejemplo:
¿Cuánto calor se necesita para elevar la temperatura de 200 g de mercurio de 20°C a 100°C,
exprese su respuesta en J, Kcal y BTUs?
Datos:
𝑚 𝐻𝑔 = 200 𝑔
𝑡𝑓 𝐻𝑔
= 100℃
𝑡 𝑜 𝐻𝑔
= 20℃
𝑐 𝐻𝑔 = 0,033
𝑐𝑎𝑙
𝑔.℃
Desarrollo:
Para el calculo de la cantidad de calor evaluamos los datos en la ecuación.
𝑄 = 𝑚 𝐻𝑔. 𝑐 𝐻𝑔. ∆𝑇𝐻𝑔
𝑄 = 𝑚 𝐻𝑔. 𝑐 𝐻𝑔. (𝑡𝑓 𝐻𝑔
− 𝑡 𝑜 𝐻𝑔
)
𝑄 = 200𝑔. 0,033
𝑐𝑎𝑙
𝑔.℃
. (100℃ − 20℃)
𝑄 = 2200 𝐽
Respuesta: la cantidad de calor en J es 𝑄 = 2200 𝐽
Para la transformación de J a Kcal y BTUs se usa los factores de conversión, entonces:
1 𝐾𝑐𝑎𝑙 = 4186 𝐽
𝑄 = 2200 𝐽 . |
1 𝐾𝑐𝑎𝑙
4186 𝐽
|
𝑄 = 0,526𝐾𝑐𝑎𝑙
3. Respuesta: la cantidad de calor en Kcal es 𝑄 = 0,526𝐾𝑐𝑎𝑙
1 𝐵𝑇𝑈 = 1055.055 𝐽
𝑄 = 2200 𝐽 . |
1 𝐵𝑇𝑈
1055.055 𝐽
|
𝑄 = 2,084 𝐵𝑇𝑈
Respuesta: la cantidad de calor en BTUs es 𝑄 = 2,084 𝐵𝑇𝑈
Conservación de la energía
Si la energía debe conservarse, decimos que el calor perdido por los cuerpos calientes debe
ser igual al calor ganado por los cuerpos fríos. O sea.
Calor perdido = calor ganado
Ejemplo:
Se calientan balas de cobre a 90°C y luego se dejan caer en 160 g de agua a 20°C. La temperatura
final de la mezcla es 25°C. ¿Cuál era la masa de las balas?
Plan: Para calcular la masa de las balas de cobre, consideramos que la pérdida de calor de las balas
debe ser igual al calor ganado por el agua. Como no se menciona al contenedor suponemos que
no hay un intercambio de calor considerable en ninguna otra parte. Establecemos la pérdida del
calor igual al calor obtenido y resolvemos para hallar la masa desconocida.
Datos:
𝑐𝑐 𝑢
= 0,093
𝑐𝑎𝑙
𝑔.℃
𝑐 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1
𝑐𝑎𝑙
𝑔.℃
𝑚 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 160 𝑔
𝑡𝑓𝑎𝑔𝑢𝑎
= 25℃
𝑡 𝑜 𝑎𝑔𝑢𝑎
= 20℃
𝑡𝑓𝑐 𝑢
= 98℃
𝑡 𝑜 𝑐 𝑢
= 25℃
𝑚 𝑐 𝑢
= ?
Solución: Recuerde que Q = m.c.∆𝑇 para las balas y para el agua, escribimos
𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜
𝑚 𝑐 𝑢
. 𝑐𝑐 𝑢
. ∆𝑇𝑐 𝑢
= 𝑚 𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑐 𝑎𝑔𝑢𝑎. ∆𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑚 𝑐 𝑢
𝑐𝑐 𝑢
(𝑡𝑓𝑐 𝑢
− 𝑡 𝑜 𝑐 𝑢
) = 𝑚 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑡𝑓𝑎𝑔𝑢𝑎
− 𝑡 𝑜 𝑎𝑔𝑢𝑎
)
𝑚 𝑐 𝑢
0,093
𝑐𝑎𝑙
𝑔.℃
(98℃ − 25℃) = 160 𝑔 . 1
𝑐𝑎𝑙
𝑔.℃
(25℃ − 20℃)
𝑚 𝑐 𝑢
0,093
𝑐𝑎𝑙
𝑔. ℃
(73℃) = 160 𝑔 . 1
𝑐𝑎𝑙
𝑔. ℃
(5℃)
𝑚 𝑐 𝑢
=
160 𝑔 . 1
𝑐𝑎𝑙
𝑔. ℃
(5℃)
0,093
𝑐𝑎𝑙
𝑔. ℃
(73℃)
4. 𝑚 𝑐 𝑢
= 118𝑔
Respuesta: la masa de las balas de cobre es 𝑚 𝑐 𝑢
= 118𝑔