Aprendizaje Esperado: Aplican la fórmula Q = m *c * ΔT para determinar el calor necesario para producir un cambio de temperatura
Información: Se puede determinar la energía calórica Q transferida entre una sustancia de masa m y los alrededores para un cambio de temperatura, como: Q = m *c * ΔT .Observar que cuando se le agrega calor a una sustancia, Q y ΔT son ambos positivos y la temperatura aumenta. Cuando se le quita calor a una sustancia, Q y ΔT son ambos negativos y la temperatura disminuye.
El calor es energía, podremos medirlo es joules, J, aunque es muy frecuente el uso de una unidad especial para este tipo de energía también bastante especial: se llama caloría, y se simboliza cal. La relación entre ambas es:
1 cal = 4,184 J o también 1 J = 0,24 cal
Se define la caloría como la cantidad de calor que se ha de comunicar a un g de agua para incrementar su temperatura en un grado.
Tabla 1. Calores específicos (a 20ºC y 1 atm de presión constante)
Sustancia | Calor específico | Sustancia | Calor específico | ||
cal/(g ºC) | J/(kg ºC) | cal/(g ºC) | J/(kg ºC) | ||
Aluminio | 0.22 | 900 | Alcohol etílico | 0.58 | 2400 |
Cobre | 0.090 | 390 | Mercurio | 0.033 | 140 |
Vidrio | 0.20 | 84 | Agua: | ||
Hierro/Acero | 0.11 | 450 | Hielo (-5ºC) | 0.50 | 2100 |
Plomo | 0.031 | 130 | Líquida (15ºC) | 1.00 | 4183 |
Mármol | 0.21 | 860 | Vapor (110ºC) | 0.48 | 2010 |
Plata | 0.056 | 230 | Cuerpo humano (promedio) | 0.83 | 3470 |
Madera | 0.4 | 1700 | Proteínas | 0.4 | 1700 |
PROBLEMAS:
1.- Calcular, en Joule, el calor necesario para calentar 15 kg de aluminio desde 20 oC a 90 oC
2.- ¿Qué cantidad de calor habría de comunicársele a 100 Kg de agua líquida para cambiar su temperatura de 0º a 20º C?
3.- Realice el ejercicio suponiendo que es otra sustancia de igual masa y de calor específico 0,1 J/(kg ºC)?
4.- Se emplea un calentador de 500 W de potencia para calentar 1 kg de Alcohol etílico, llevándola de los 20°C hasta los 100°C. ¿Cuanto es la cantidad de calor entregado?
5.- ¿Cuanto calor se requiere para subir la temperatura de una pieza de cobre de 0,10 kg de 0°C a 100°C?
6.- ¿Cuál es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 20 kg de plomo de 10 °C a 80 °C?.
7.- ¿Cuál es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 0,3 kg de plata de 20 °C a 60 °C?.
8.- Un cuerpo de Aluminio aumenta su temperatura en 443 C, cuando absorbe 2000 J. ¿Cuál es l a masa del cuerpo?
9.- Transforme 20 J en calorías.
10.- Transforme 40 cal en Joules.
11- Para calentar 2.000 g de una sustancia desde 10 °C hasta 80° °C fueron necesarias 12.000 cal. Determine el calor específico de esa sustancia.
12.- ¿Cuanto aumenta la energía interna de 500 g de agua si se aumenta su temperatura de 50 ºC a 60 ºC?
13.- ¿Cuántas calorías absorbe una barra de fierro (0,11 cal/g°C) cuando se calienta desde -4 ºC hasta 180 ºC , siendo su masa de 25 kg?
14.- Hallar el calor, en calorías, que se debe extraer de 20 g de vapor de agua a 110 °C para condensarlo y enfriarlo hasta 20 °C.
