Unidad N°4

1. UnidadN° 4: Temperatura.Escalastermométricas.Termómetros. Calorimetría.CaloresMolares.1°
Principiode laTermodinámica.Energía.TransformacionesLeyde Avogadro
1° Parte
UNIDAD N° 4: Calorimetría
Introducción
En un día caluroso, las personas suelen hacer comentarios tales como: ¡Qué calor hace
hoy! o ¡hace mucho calor aquí! Tales expresiones no son correctas, pues están
confundiendo calor con temperatura. En realidad están haciendo referencia a la alta
temperatura que perciben.
Calor y temperatura son conceptos relacionados pero claramente
diferentes.
La temperatura es la magnitud que indica el promedio de las energías cinéticas de cada
una de las partículas que componen un sistema. Es decir, que es una medida de la
agitación de las partículas de un cuerpo. Cuando tocamos un objeto y lo sentimos
“caliente”, es que tiene alta temperatura y esto significa que sus partículas tienen
mucho movimiento.
La temperaturaeslamagnitudque indicael promediode lasenergíascinéticas de cada una
de las partículas que componen un sistema.
A diferencia de la temperatura, el calor es un tipo de energía al que llamamos energía
calórica o energía térmica; y es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro por el
hecho de tener temperaturas diferentes. El calor siempre se transfiere del cuerpo
que tiene mayor temperatura al que tiene menor temperatura.
La ciencia que estudia la transferencia de energía térmica entre cuerpos y sus efectos
sobre ellos, es llamada calorimetría.
Escalas Termométricas
Para medir la temperatura se suelen utilizar tres tipos de escalas:
 Escala Celsius. Es la más utilizada en América Latina y Europa. Su unidad es el
grado centígrado [°C], tiene su cero en el punto de fusión del agua y le asigna el
valor 100 al punto de ebullición del agua. Al segmento comprendido entre 0 y
100 se lo divide en cien partes iguales.
 Escala Absoluta. Es la que define el Si.Me.L.A por lo que es la unidad
legal de temperaturas. Toda publicación científica debe usar esta escala si

2. se mencionan temperaturas. Tiene su cero en el punto en donde las
partículas ya no poseen movimiento absoluto (-273,15 °C) y cada división tiene
la misma longitud que las divisiones de la escala Celsius. Su unidad de medida es
el Kelvin [K] en honor a su inventor.
 Escala Fahrenheit. Es la más utilizada en Estados Unidos. Su unidad es el
grado Fahrenheit [°F]. Tiene su cero en el punto de fusión de una solución de
cloruro de amonio en agua, que es a -17,77°C. El 0°C coincide con los 32°F, entre
este punto y el de ebullición del agua se tiene un segmento al que se lo divide en
180 partes iguales. Cada parte es 1°F
Equivalencias
De acuerdo a lo hemos
definido anteriormente, el valor de 0°C
equivale a
32°F y el valor de 100°C equivale a
212°F. Respecto a la escala kelvin,
como su cero está en -273°C, entonces
en el 0°C tenemos los 273K. Así mismo
los 100°C equivalen a
373K.
En fórmulas, las equivalencias se
expresan como:
Ejemplo 8: En un canal de noticias de Estados Unidos, se pronostica que la
temperatura en Washington será de 41°F, ¿a qué temperatura en Celsius equivaldrá?
Rta: La temperatura en Washington será de 5°
Medicióndela temperatura
El instrumento utilizado para medir la temperatura es el
termómetro.
Consta de un tubo capilar de vidrio, que contiene un líquido
fácilmente dilatable para poder observar los cambios de
temperatura. Cada termómetro tiene una escala graduada para
poder hacer la comparación.
Existen varios tipos de termómetros, algunos
son:

3.  Termómetros clínicos: Son los utilizados para medir la fiebre, tienen un
bulbo muy delicado y tienen mercurio como líquido. Su escala no supera los 45°
 Termómetros de laboratorio: Son semejantes a los clínicos, pero son más largos
debido a que tienen una escala que puede superar los 100°C y posee también
valores negativos de temperatura.
 Termómetros meteorológicos: Semejantes a los anteriores, pero con una escala
cuyo rango va desde los -20°C hasta los 50°C, sirven para medir la temperatura
del aire. Utilizan mercurio.
 Termómetros de alcohol: Son semejantes a los anteriores, pero utilizan
alcohol. Se
usan en regiones muy frías, como la Antártida, dado que esos lugares la
temperatura
suele bajar hasta valores inferiores al punto de fusión del mercurio. El
cambio, el alcohol permanece líquido hasta los -60°C aproximadamente.
 Termómetros digitales: Consta de un circuito eléctrico que testea el valor
de la corriente que circula por él. La corriente eléctrica cambia cuando
cambia la temperatura, por lo tanto miden la temperatura en forma indirecta.
Poseen leds que forman dígitos, en los cuales observamos el valor de la
temperatura.
Calor Molar
El calor (representado con la letra Q) es la energía transferida de un sistema a otro (o de un
sistema a sus alrededores) debido en general a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor
que absorbe o cede un sistema termodinámico depende normalmente del tipo de transformación
que ha experimentado dicho sistema.
Dos o más cuerpos en contacto que se encuentran a distinta temperatura alcanzan, pasado un
tiempo, el equilibrio térmico (misma temperatura). Este hecho se conoce como Principio Cero
de la Termodinámica, y se ilustra en la siguiente figura.

4. Un aspecto del calor que conviene resaltar es que los cuerpos no almacenan calor sino energía
interna. El calor es por tanto la transferencia de parte de dicha energía interna de un sistema a
otro, con la condición de que ambos estén a diferente temperatura. Sus unidades en el Sistema
Internacional son los julios (J)
La expresión que relaciona la cantidad de calor que intercambia una masa m de una cierta
sustancia con la variación de temperatura Δt que experimenta es:
donde c es el calor específico de la sustancia.
El calor específico (o capacidad calorífica específica) es la energía necesaria para elevar en un
1 grado la temperatura de 1 kg de masa. Sus unidades en el Sistema Internacional son J/kg K.
En general, el calor específico de una sustancia depende de la temperatura. Sin embargo, como
esta dependencia no es muy grande, suele tratarse como una constante. En esta tabla se muestra
el calor específico de los distintos elementos de la tabla periódica y en esta otra el calor
específico de diferentes sustancias.
Cuando se trabaja con gases es bastante habitual expresar la cantidad de sustancia en términos
del número de moles n. En este caso, el calor específico se denomina capacidad calorífica molar
C. El calor intercambiado viene entonces dado por:
En el Sistema Internacional, las unidades de la capacidad calorífica molar son J/molK.

5. Primer Principio de la Termodinámica
Un sistema termodinámico puede intercambiar energía con su entorno en forma de trabajo y de
calor, y acumula energía en forma de energía interna. La relación entre estas tres magnitudes
viene dada por el principio de conservación de la energía.
Para establecer el principio de conservación de la energía retomamos la ecuación estudiada en la
página dedicada al estudio de sistemas de partículas que relaciona el trabajo de las fuerzas
externas (Wext) y la variación de energía propia (ΔU) :
Nombramos igual a la energía propia que a la energía interna porque coinciden, ya que no
estamos considerando la traslación del centro de masas del sistema (energía cinética orbital).

6. Por otra parte, el trabajo de las fuerzas externas es el mismo que el realizado por el gas pero
cambiado de signo: si el gas se expande realiza un trabajo (W) positivo, en contra de las fuerzas
externas, que realizan un trabajo negativo; y a la inversa en el caso de una compresión. Además,
ahora tenemos otra forma de suministrar energía a un sistema que es en forma de calor (Q).
Luego la expresión final queda:
Este enunciado del principio de conservación de la energía aplicado a sistemas termodinámicos
se conoce como Primer Principio de la Termodinámica.

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9. CEI. Centrode EstudiosIntegrados
Asignatura:Física
Docente:González,carolina
Año2015
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