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El calor en física es la energía que se transfiere entre cuerpos debido a diferencias de temperatura. Se mide con un calorímetro y se calcula mediante la ecuación calorimétrica Q = m·c·ΔT, donde 'm' es la masa y 'c' el calor específico. Este último es vital para entender cómo los materiales reaccionan ante cambios térmicos. La capacidad calorífica y el principio de conservación de la energía son claves en la calorimetría.
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El calor se define como la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos o sistemas debido a una diferencia de temperatura
Flujo de calor
La segunda ley de la termodinámica dicta que el flujo de calor ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico
Alcanzar el equilibrio térmico
El equilibrio térmico se alcanza cuando la temperatura de los cuerpos o sistemas es la misma
La cantidad de calor transferido se puede medir indirectamente observando los cambios de temperatura o de estado en la materia utilizando instrumentos como el calorímetro
La ecuación calorimétrica fundamental establece la relación entre la cantidad de calor intercambiado por un cuerpo y el cambio en su temperatura
Masa del cuerpo
La masa del cuerpo (m) es una de las variables involucradas en la ecuación calorimétrica fundamental
Calor específico
El calor específico (c) es una propiedad intrínseca de cada material que indica cuánta energía térmica se requiere para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado Celsius o Kelvin
Conocer el calor específico es esencial para calcular la transferencia de calor en procesos térmicos y para diseñar sistemas que involucren intercambios de energía térmica
La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el joule (J)
Caloría
Anteriormente, se utilizaba la caloría (cal) como unidad de medida del calor
El joule es la unidad preferida en la física y la ingeniería debido a su coherencia con otras medidas de energía
La capacidad calorífica (C) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un cuerpo en un grado Celsius o Kelvin
Fórmula para calcular la capacidad calorífica
La capacidad calorífica se calcula como la relación entre la cantidad de calor absorbido o liberado (Q) y el cambio de temperatura (ΔT)
Unidades de medida de la capacidad calorífica
La capacidad calorífica se expresa en unidades de joules por kelvin (J/K) o joules por grado Celsius (J/°C)
La capacidad calorífica es proporcional a la masa del cuerpo (m) y al calor específico de la sustancia (c), siguiendo la relación C = m·c
Para determinar experimentalmente el calor específico de una sustancia, se emplea un calorímetro que permite medir la transferencia de calor en un sistema aislado
En un experimento típico, se calienta una muestra de metal de masa conocida y se sumerge en agua contenida en el calorímetro para calcular el calor específico del metal a partir de la variación de temperatura del agua y la muestra
El valor obtenido se compara con datos de referencia para identificar la sustancia o verificar sus propiedades térmicas
El principio de conservación de la energía afirma que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma
En un intercambio de calor, la energía cedida por un cuerpo es igual a la energía absorbida por otro, lo que se expresa matemáticamente como m1·c1·(Te - T1) = -m2·c2·(Te - T2)
Los calorímetros son instrumentos diseñados para minimizar las pérdidas de calor y proporcionar mediciones precisas de la transferencia de calor en un proceso térmico
00
La ______ de la termodinámica indica que el calor fluye del cuerpo de mayor ______ al de menor hasta lograr equilibrio.
segunda ley
temperatura
01
Ecuación calorimétrica fundamental
Q = m·c·ΔT. Relaciona calor intercambiado (Q) con masa (m), calor específico (c) y cambio de temperatura (ΔT).
02
Significado de ΔT en la ecuación
ΔT = Tf - Ti. Diferencia entre temperatura final (Tf) e inicial (Ti) de un cuerpo.
