Calor especifico

Calor específico Calorimetría

Física II Licenciatura en Física
2003

Autores: Andrea Fourty María de los Angeles Bertinetti Adriana Foussats

Calor específico y calorimetría Cátedra Física II (Licenciatura en Física)

1.- Calores específicos y latentes
Se designa con el nombre de calor (Q) a la energía en tránsito que fluye desde una parte de un sistema a otra o de un sistema a otro,en virtud únicamente de una diferencia de temperatura. Por convención se considera que Q es positivo cuando es absorbido por el sistema y negativo en caso contrario. El calor Q no es función de las variables termodinámicas sino que depende de la trayectoria. Es decir que el calor intercambiado en un proceso infinitesimal es un diferencial inexacto. Cuando un sistema absorbe (o cede) unadeterminada cantidad de calor puede ocurrir que: a) experimente un cambio en su temperatura b) experimente un cambio de fase a temperatura constante. 1.1- Caso en que el intercambio de calor ocasiona cambio de temperatura Si durante la absorción de Q unidades de calor, un sistema experimenta un cambio de temperatura de ti a tf , se define como capacidad calorífica media del sistema a la razón : Q C= tf − tiSi tanto Q como tf - ti se hacen cada vez menores, esta razón tiende hacia la capacidad calorífica instantánea o, simplemente, capacidad calorífica: C = lím
t f →ti

Q tf − ti

Se denomina capacidad calorífica específica o calor específico de un sistema a su capacidad calorífica por unidad de masa o mol y se la designa con c, de modo que C = m c. El calor específico de una sustancia puedeser negativo, positivo, nulo o infinito, dependiendo del proceso que experimente el sistema durante la transferencia de calor. Sólo tiene un valor definido para un proceso determinado. Por lo tanto, la capacidad calorífica de un sistema depende tanto de la naturaleza del sistema, como del proceso particular que el sistema experimenta. La capacidad calorífica en un proceso durante el cual el sistemase somete a una presión hidrostática externa constante, se denomina capacidad calorífica a presión constante y se representa por Cp. El valor de Cp para un sistema determinado depende de la presión y de la temperatura. Si el sistema se mantiene a volumen constante mientras se le suministra calor, la capacidad calorífica correspondiente se denomina capacidad calorífica a volumen constante y serepresenta por Cv. Debido a las grandes tensiones que se producen cuando se calienta un sólido o un líquido al que se le impide su expansión, las determinaciones experimentales de Cv en sólidos y líquidos son difíciles y por ello se mide generalmente la magnitud Cp. La cantidad total que fluye en un sistema en cualquier proceso viene dado por :

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Q = ∫ C dT
ti

tf

Dentro de un intervalo de temperaturas en el cual C puede considerarse constante: Q = C (Tf − Ti ) = mc(Tf − Ti )

Cuanto mayor es la capacidad calorífica del sistema, menor es la variación de temperatura para un flujo determinado y, en realidad, haciendo la capacidad calorífica lo suficientemente grande, la variación de temperatura puedehacerse tan pequeña como se desee. Un sistema cuya capacidad calorífica es muy grande se denomina fuente térmica y se caracteriza por el hecho de que se le puede entregar o quitar cualquier cantidad de calor sin que se produzca en él una variación de temperatura apreciable. Una forma de obtener una fuente térmica es tomar una gran masa de sustancia (por ejemplo, el mar o un río pueden considerarsecomo tal). 1.2- Caso en que el intercambio de calor ocasiona un cambio de fase sin cambio de temperatura Se han considerado anteriormente los cambios de fase correspondientes a sustancias puras; pero no se ha hecho hasta el momento, ninguna referencia al trabajo o calor que acompañan a dichos procesos. Considérese un tramo de la curva pV de un proceso isotérmico en la región sólido-líquido, en la...