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ModelosModelos
MecnicosMecnicos
de lasde las
SustanciasSustancias
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Slidos
Las molculas tienen gran cohesin, es
decir que hay gran energa potencial
entre la molculas (EP); tambin existe poca movilidad de las molculas
(vibracin) , es decir que hay poca
energa cintica (EC)
< PC EE
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Lquidos
Las molculas tienen menos
cohesin, es decir que ha
disminuido la EP y la vibracinha aumentado, entonces
aument la EC. PC EE
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Gases
Las molculas tienen
muchsimo menos cohesin,
o sea que hay poca EP; lavibracin ha aumentado ms
que en los lquidos, es decir
que aument en gran
medida la EC.
> PC EE
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EnergaEnergaInternaInterna
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Temperatura
De los modelos mecnicos moleculares se puede concluir que en el interior de todo cuerpoexiste un tipo de energa a la que denominaremos Energa InternaEnerga Interna que se calculara asi:
+=
PC
EEU
Para medir la energa interna de una sustancia habra que sumar la EC de todas las
molculas y la energa potencial que hay entre estas, pero ser posible medir lo indicado?
Es un parmetro macroscpico que mide
el grado de agitacin molecular promedio
que tienen las molculas.De all se deduceque la temperatura est relacionada en
forma directa con la Ec de las molculas.
Unidades: Celsius(C) o Kelvin (K)
30C 60C
La respuesta es que NONO se puede medir por la gran cantidad de partculas en constante
interaccin y movimiento, entonces se usan otros parmetros como: temperatura, presin,volumen, etc, para darnos una idea de la energa interna en una sustancia.
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Ahora veamos que ocurre si se colocamos dos sustancias a diferente temperatura:
Se observa que al cabo de un
tiempo las sustancias mezcladasalcanzan una misma temperatura
denominada Temperatura deTemperatura de
Equilibrio (Teq).Equilibrio (Teq).
Las molculas con mayor energa
cintica interactan con las de menor
energa y seden parte de su energa
interna. Esta energa transferida debido
a una diferencia de temperatura se le
denomina Calor (Q).Calor (Q).
Teq = 42,5CTeq = 42,5C
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Para representar en forma prctica la transferencia de calor usamos un diagrama lineal
de temperaturas, tal como se muestra.
Donde:
QG: calor ganado
QP: calor perdido
QG QP
mBmA
mA + mB
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EFECTOS QUEEFECTOS QUE
OCASIONA ELOCASIONA EL
CALORCALOR
Cambio de temperatura
Cambio de fase
Variaciones en las dimensiones geomtricas de los cuerpos (Dilatacin)
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CAMBIO DE TEMPERATURA
Calor Sensible (Qs)
Es la cantidad de calorque se requiere para que
una sustancia cambie de
temperatura.
Si se encienden ambas cocinas y se desea que alcancen la misma temperatura (80C) se requiere
dar ms calor a la que tiene mayor masa de agua.
Adems cuando mayor es el calor que se le transmita , mayor ser su temperatura.
De esto se puede concluir:
TmKQS =
Esta constante se
denomina Calor
Especfico (Ce).
Pero qu significa el calor especfico?
Es la cantidad de calor, por unidad de masa,
que debe ganar o perder una sustancia para
variar su temperatura en 1C
Ce
mDPQS
TDPQS
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Sustancia Calor
especfico
Agua lquida 1
Agua slida
(hielo)
0,5
Agua gaseosa
(Vapor)
0,5
Aluminio 0,22
Ejemplo: Queremos baarnos con agua tibia
(50C) y tenemos 20 litros de agua a
temperatura ambiente (18C); Cunto calor
se requiere para nuestro propsito?
Solucin:
calKQ
Q
TmCeQ
S
S
S
840
)1850()1020(13
=
=
=
Capacidad calorfica (Cc)
Es la cantidad de calor que requiere ganar o perder una
sustancia para variar su temperatura en 1C.
Qu significa que un recipiente tenga Cc = 40cal/C?
SQCcT
Por cada 40cal ganados o perdidos la temperatura del
recipiente aumenta o disminuye en 1C
Tabla con algunos calores especficos
SQ Cc T
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EQUIVALENTE EN AGUA(EqH2O)
Es la cantidad de agua que al ganar o perder la misma cantidad de calor
T T
que la sustancia cambia su temperatura en el mismo valor
sustancia
H2O
Qs Qs ganado porel recipienteQ
ganado porel aguaQ
Cc T (1) 2H Om T
2H OEq
Por lo tanto:2H O
Cc Eq
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PROBLEMA N 6
QGANADO QPERDIDO
20C Teq= 40C 50C
ganado porel recipienteQ
ganado porel aguaQ
perdido porel metalQ
0,22(100)20
(1)200(20)
mCe(1110)10
0, 4 /mCe cal g C
METAL
Por lo tanto:
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PROBLEMA N 3
QGANADO QPERDIDO
22C 80C
ganado porel recipienteQ
ganado porel aguaQ
perdido porla esferaQ
( 22)T
(1)20( 22)T
0, 5 (100)10
32T C
ESFERA
70CT
Por lotanto:
30
Cc = EqH2O
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PROBLEMA N 7
EEP
t EE Pt
EE
ganado porel agua
Q Cem T 3
310 3600 (1) m (90)
28,8m Kg
P: Potencia elctrica (W)EE: Energa elctrica (J)
t: tiempo (s)
La EE se transforma en calor(efectoJoule),y este calor es absorbido poruna masa m de agua
Por lotanto:
potencia(W) tiempo(s)
(0,24)
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20m/
sV = 0
QDIS
fk
PROBLEMA N 4
Debido al trabajo de la fuerza de rozamiento la energa cintica del bloque
se transforma en calor.
Por dato:
Entonces:
Por lo tanto :
50%Ec ganado porel bloqueQ
2(20)50%
2
m (0,24) 0,3(1000 )m T
0,08T C
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CAMBIO DE FASE
Es el reordenamiento molecular que experimenta una sustancia debido a una variacin
en la interaccin de las molculas de la sustancia a determinadas condiciones de presin
y temperatura(condiciones de saturacin),por ejemplo analicemos al agua a 1atm y -5C:
Donde:
QT: Calor de
transformacin, que es el
calor necesario par que mgramos de una sustancia
cambie de fase.(cal/g)
-5C
Q
0C
Q
0C 0C 0C
T Q
50C
Q
100C
QT
100C100C
Q
150C
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Ejemplo: si queremos tomar gaseosa helada le agregamos un cubito de hielo (10g)
estando a 0C , si luego se derrite completadamente Cunto calor gan el cubito
para derretirse?
Solucin:TQ mL
L=80 cal
L=540 calL=80 cal
L=540 cal
TQ mLDonde:
L: Calor latente, que es el calor
necesario por unidad de masa que
cambia de fase
HIELO
0C VAPOR100C
AGUA
0C
AGUA
0C
10 80TQ
800TQ cal
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-40C 0C 0C 100C 100C
Qs1 QT1
PROBLEMA N 9
(1)
Qs2 QT2
sTOTALQ 1sQ 2sQ 0, 5 m(40) m (100) 120sTOTALQ m
T totalQ 1TQ 2TQ m (80) m(540) 620T totalQ m
Por lotanto:
120
620
sTOTAL
T total
Q m
Q m
6
31
sTOTAL
T total
Q
Q
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20C100C100C
QT1
PROBLEMA N 10
Qs2
extradototalQ 1sQ 2sQ1TQ
Por lotanto:
120C
Qs1
(1)0, 5 (80)extradototalQ (10) 20 (10) (10)(540)
fusinQ mL
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T(C)
Q(cal
)
-10
200
300
400
40
fusi
n
f.lq
uid
a
PROBLEMA N 12
f.s
lida
En la fusin el slido recibe un calorigual a 300-200=100cal. Con este
calor se fusionan los 20g del slido.
fusinQ mL 100 20L
5 / L cal g Por lotanto:
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