FORMAS DE INTERCAMBIO O TRANSFERENCIA

FORMAS DE INTERCAMBIO O TRANSFERENCIA

Se puede realizar en tres formas, por conducción, convección y radiación.

Conducción:

ocurre cuando las partículas de los cuerpos, por lo general sólidos, chocan entre sí, ejemplo, el frotar las manos.

Convección:

ocurre cuando la diferencia de densidad y temperatura, crea un movimiento de fluidos.

Radiación:

ocurre cuando el calor se transmite en forma de onda electromagnética como sucede con la energía que emite el Sol.

Unidades de calor

Joules

El calor es una forma de energía, por tanto, se puede medir usando las unidades mecánicas de energía y de trabajo (Newton-metro = Joule).

Caloría

Es la cantidad de calor que se aplica a 1 g de agua para llevarla de una temperatura de 14.5 °C hasta 15.5 °C. La kilocaloría (Kcal) corresponde a 1 000 calorías.

La caloría se utiliza también para valorar el contenido energético de los alimentos.

La equivalencia entre Joules y calorías es: 1J = 0.24 cal; al convertir de una unidad a otra, se debe multiplicar por 0.24 si se quiere cambiar de Joules a calorías y dividir entre 0.24 en caso contrario.

B.T.U.

La B.T.U. (British Thermal Unit) unidad del sistema inglés, igual al calor aplicado para llevar una libra de agua desde 63 °F hasta 64 °F.

Todas estas unidades se relacionan de la siguiente manera:

 4.186 Joules = 3.99 Btu = 1 Kcal = 1 000 cal

Capacidad calorífica

Se llama capacidad calorífica (C ) al cociente entre la cantidad de calor (Q) y el cambio de temperatura (T), luego:

Lo que se hace evidente cuando a iguales masas de agua y mercurio se aplica una misma cantidad de calor, la variación de temperatura será diferente. Dividiendo la expresión anterior por la masa m, se obtiene:

En la siguiente tabla se muestran los calores específicos de algunas sustancias.

Otro concepto importante es el calor latente (L), que es la medida de calor que debe aplicarse a una unidad de masa de una sustancia para lograr cambiar su estado. El calor latente se define como el cociente entre la cantidad de calor y la masa.

Ejemplo de la determinación del calor específico:

El calor específico de un cuerpo puede determinarse mediante el calorímetro. Dado que éste es un atributo físico característico de cada sustancia, la comparación del valor obtenido con los de una tabla estándar de calores específicos puede ayudar a la identificación de la sustancia que compone el cuerpo en cuestión.

Se pretende identificar el metal del que está hecha una medalla. Para ello se determina su masa mediante una balanza que arroja el valor de 25 g. A continuación se calienta al «baño María», hasta alcanzar una temperatura de 85 ºC y se introduce en el interior de un calorímetro que contiene 50 g de agua a 16,5 ºC de temperatura. Al cabo de un cierto tiempo y tras utilizar varias veces el agitador, la columna del termómetro del calorímetro deja de subir señalando una temperatura de equilibrio de 19,5 ºC. ¿De qué metal puede tratarse?

Si se aplica la ecuación de conservación de la energía expresada en la forma, calor tomado = - calor cedido, resulta:

Q1 = - Q2

m1.ce1.(T – T1) = - m2.ce2.(T – T2)

Considerando en este caso el subíndice 1 referido al agua y el 2 referido a la medalla. Sustituyendo valores en la ecuación anterior, se tiene:

50 g.1 (cal/g.°C).(19,5 °C - 16,5 °C) = - 25 g.ce2.(19,5 °C – 85 °C)

Operando y despejando ce2 resulta:

150 (cal/g.°C) = 1 637,5.ce2

ce2= 0,09 cal/g.ºC

Si se compara el resultado con una tabla de calores específicos de metales, se concluye que puede tratarse de cobre. Otras propiedades físicas como el color, por ejemplo, confirmarán el resultado.