¡Descarga Calorimetria Fisica II y más Diapositivas en PDF de Ingeniería Industrial solo en Docsity! Física II Jorge Urdanivia CALORIMETRIA Calorimetría Jorge Urdanivia • La materia se compone de moléculas y las diferencias de estado se deben a la diferencia de las relaciones entre las moléculas. • Calorimetría es la medida del calor que pasa de un sistema a otro. • Recordemos que definimos el calor como energía en tránsito • ¿Qué sucederá si se introduce una cuchara caliente en una taza de té helado? ¿Cómo explicas el fenómeno desde el punto de vista microscópico? • ¿Cómo se explica que dos objetos aún estando a la misma temperatura podrían darnos sensación térmica diferente? Fases y diagramas de fase Jorge Urdanivia Para convertir 1,00 kg de hielo a 0 °C en 1,00 kg de agua líquida a 0 °C necesitamos dar al sistema 3,34x105 joule, luego el calor latente de fusión del hielo a presión atmosférica es L = 3,34 x 105 joule/kg El proceso es reversible, esto es, para convertir 1,00 kg de agua líquida en 1,00 kg de hielo es necesario extraer del sistema 3,34 x 105 joule. El calor que se transfiere a un sistema puede ser positivo o negativo, este último si es calor que se extrae del sistema. Tiempo T e m p e ra tu ra Hielo Agua Vapor Calor latente de transformación Jorge Urdanivia Sustancia T de Fusión (0C) Calor de fusión (J/kg)x103 T de ebullición (0C) Calor de vaporización (J/kg)x103 Mercurio -39 11,8 357 272 Agua 0 334 100,0 2256 Plomo 327,3 24,5 1750 871 Plata 960,80 88,3 2193 2336 Oro 1063,00 64,5 2660 1578 Cobre 1083 134 1187 5069 Aplicaciones Jorge Urdanivia Problema 1 Se desea enfriar 0,250 kg de agua pura, que está a 25,0 °C, agregándole hielo que está a -20,0 °C. ¿Cuánto hielo debe agregar para que la temperatura final sea 0,00 °C con todo el hielo derretido, si puede despreciarse la capacidad calorífica del recipiente? Problema 2 Se introduce calor en una muestra sólida de 500 g a razón de 10,0 kJ/min mientras registra la temperatura en función del tiempo. La gráfica de sus datos se muestra a continuación. Calcule el calor latente de fusión del sólido. Determine los calores específicos de los estados sólido y líquido del material. Transferencia de calor Jorge Urdanivia Algunos valores de k (W/m.K) Corriente de calor Problema 4 Una caja de poliespuma (espuma de poliuretano) para mantener frías las bebidas, tiene un área de pared total (incluida la tapa) de 0,800 m2 y un espesor de pared de 2,00 cm y está llena con hielo, agua y latas de refresco a 0,00 oC. a) Calcule la corriente de calor hacia el interior si la temperatura exterior es de 30,0 oC. b) ¿Cuánto hielo se derrite en un día? L TT A dt dQ H HC −−== dt dQ =H Acero 50,2 Vidrio 0,8 Al 205,0 Ladrillo 0,6 Cu 385,0 Refractario 0,15 Ag 406,0 Corcho 0,04 Transferencia de calor Jorge Urdanivia Problema 5 Una barra de acero de 10,0 cm de largo se suelda a un extremo de otra de cobre de 20,0 cm de largo. Ambas están perfectamente aisladas por sus costados. Las barras tienen la misma sección transversal cuadrada de 2,00 cm de lado. El extremo libre de la barra de acero se mantiene a 100 oC. Colocándolo en contacto con vapor de agua y el de la barra de cobre se mantiene a 0,00 oC colocándolo en contacto con hielo. Calcule la temperatura en la unión de las barras y la corriente de calor. Es la transferencia de calor con transporte de masa. Típicamente ocurre en fluidos, líquidos o gases. Naturalmente ocurre debido a la diferencia de densidades que produce la expansión térmica en el fluido. El flujo de materia y calor puede forzarse con una bomba o ventilador. Convección Transferencia de calor Jorge Urdanivia ➢ Los cuerpos calientes emiten radiación electromagnética. ➢ Los objetos además de emitir este tipo de radiación también la absorben. ➢ La transferencia de calor por radiación se produce cuando un objeto más caliente emite radiación electromagnética y otro más frío la absorbe. Radiación Caliente Frío ➢ A TA la radiación de energía se produce en longitudes de onda dentro del rango del IR. ➢ A 800 °C la mayor parte de la radiación emitida está en el rango del rojo-visible. ➢ A 3000 °C la radiación emitida abarca muchas longitudes de onda, es “blanca”.
