Fundamentos de Temperatura, Calor y Calorimetría

Temperatura y Energía Térmica

Temperatura

La temperatura de un cuerpo es su estado térmico considerado con referencia a su posibilidad de transmitir calor a otros cuerpos.

Para medir energía térmica se utiliza como unidad la caloría y un múltiplo de esta unidad, la kilocaloría.

Kilocaloría

La kilocaloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centígrado la temperatura de un kilogramo de agua sometido a la presión atmosférica normal. Varía según la temperatura inicial del agua.

1 kcal = 4185,8 joule = 1/860,21 KW x h = 426,83

Calorimetría y Balance Térmico

Calorimetría, Ecuación Fundamental y Balance Térmico

La Calorimetría tiene por objeto la medición de las cantidades de calor que un cuerpo o un sistema de cuerpos reciben o entregan en un determinado proceso. La cantidad de calor recibida o cedida por un cuerpo es igual al producto de su masa por la variación de temperatura y por el calor específico medio del cuerpo entre los estados térmicos considerados. Esa fórmula constituye la ecuación fundamental de la calorimetría.

Cuando varios cuerpos se encuentran a distintas temperaturas, se produce una transmisión del calor en el sentido de los estados térmicos decrecientes. Las sustancias más calientes se enfrían y las más frías se calientan hasta que adquieren una temperatura común.

Equivalente Mecánico del Calor

Concepto

El equivalente mecánico del calor se ha determinado por distintas experiencias. Se efectúa un cambio de trabajo en calor sin alteración del sistema que realiza una transformación.

Las experiencias de Joule midieron la cantidad de calor producida por un trabajo mecánico y permitieron confirmar que el calor era una forma de energía.

Dispositivos de Joule

Funcionamiento

Los dispositivos de Joule están basados en el principio de entregar un trabajo mecánico determinado al agua contenida en un calorímetro, junto con los implementos del mismo, sin que sufriera otra alteración. La cantidad de calor producida por la entrega de este trabajo podía medirse por la elevación de temperatura que acusaba el termómetro del calorímetro.

En este dispositivo, las masas m y m´ se elegían iguales. Al caer, producían un trabajo mecánico haciendo girar, mediante las poleas, el eje que, en el interior del calorímetro, rígidamente unido a unas paletas, hacía descender unas series de veces las masas.

El Trabajo Útil

Se separa el eje de las paletas y se arrollan en el cilindro las cuerdas de forma que cuando una masa suba la otra baje. Se agrega una masa adicional, que varía hasta tener un movimiento de la misma velocidad entre ellos.

Wu = 2 m x g x h x n - p x g x h x n = (2 m - p ) g x h x n en joules

Joule llegó a determinar que una kilocaloría equivalía a 425 kilográmetros.