Ejemplos de calor latente y capacidad calorífica PDF

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Un ejemplo de cómo resolver problemas de calor específico o calor latente: Lo que debes de recordar básicamente de la teoría es que la energía en forma de calor transferida de una sustancia A a otra sustancia B va encaminada a dos fenómenos primordiales: 1. Aumentar la temperatura de la sustancia B ( en donde sí habrá cambio de temperatura, es decir, una misma sustancia se encontrará a una temperatura inicia ti y llegará a otra temperatura final tf). Para resolver este tipo de problemas, usarás la fórmula de capacidad calorífica. 2. Hacer que la sustancia B no cambie su temperatura, pero que cambie de estado físico. Aquí, como ya lo dije, no habrá cambios de temperatura, pero la energía transferida servirá para sobreponer anular o construir fuerzas que hagan que una sustancia cambie, por ejemplo, de sólido a líquido, o de líquido a gas, o de gas a sólido, o todos los cambios posibles. Para resolver este tipo de problemas, usarás la fórmula de calores latentes. Recuerda que los calores específicos o latentes de cada sustancia, los deberás consultar en tablas. Estas tablas aparecen en cualquier libro de física (busca en el glosario o en el índice), están publicadas en internet (pon en el buscador alguna palabra clave) o también están contenidas en la página correspondiente de la plataforma. Cuando te topes con el reto, observarás que en la plataforma están subrayadas con color las palabras “ calor específico”, si das click en las palabras, observarás que se despliega dicha tabla de la cual te hablo.

Ejemplo resuelto de un problema de capacidad calorífica. Se aplican 383 cal de calor a una esfera de plata. La temperatura sube de 20 a 70 ℃ . ¿Cuál es la masa de esa esfera?

a) Tenemos que aplicar la ecuación adecuada, que es

e ( de la plata ) , pero la variable que ¿ Q=m ∆ T c¿

nos piden es la masa, que no está despejada, es decir, no se encuentra sola en algún lado de la igualdad. Por lo que deberemos hacer el despeje correspondiente. b) El despeje se hace de la siguiente forma:

−Primeroreescribimos la ecuacióncomo sigue :

∆ T ce ) m. Esto sólo para darse cuenta de que hay multiplicaciones y no importa en Q=¿ que orden las escribamos.

Los términos están multiplicandoa la m , por lo tanto , se pasan del lado contrario dividiendo,

loque resultaen :

Q =m ∆ T Ce

c) Vemos que datos tenemos: -nos dicen que se aplican 383 cal (esto es el calor que se aplica, es decir, Q) -nos dicen que se trata de una esfera de plata, entonces, buscamos el calor específico de la plata (está en la sección “temperatura y propiedades de la materias” en la pág. 13/19, y está las palabras calor específico en color y si pican ahí se despliegan los calores específicos) y resulta que ce = 0.056

cal g℃ - nos dicen que la temperatura pasó de 20 a 70 ℃ , es decir, nos están mencionando el cambio de la temperatura, que se representa con la letra Δ. La letra Δ se lee en física “cambio de” y se utiliza con muchas variables, en este caso la letra Δ va acompañada de la T, es decir, ∆ T , lo cual se lee como “cambio de temperatura”. Cualquier cambio, se calcula como la resta de dos cantidades: una final y la otra inicial. En este caso, la temperatura final es 70 grados centígrados y la temperatura inicial es 20 grados centígrados. Entonces: ∆ T =70 °C−20 ° C=50 ℃ d) Ahora sustituimos los valores de los datos en la fórmula despejada:

m=

383 cal

( 50℃ ) (0.056

cal ) g℃

=

383 cal =136.7 g cal 2.8 g

Es decir, hemos llegado al resultado deseado, la masa de la esfera que se va a calentar es de 136.7 gramos.

Ejemplo de calor latente: A una cierta cantidad de cobre se le proporcionan 45,000 cal para fundirlo. ¿Qué cantidad en gramos de cobre se fundió? a) Recuerda que la energía no hará variar la temperatura, sino provocará que el cobre pase de estado sólido al líquido. b) Tenemos que usar la fórmula:

L m (¿¿ f ), donde L f es el calor latente de fusión del cobre . Q=¿

c) El calor latente de fusión del cobre lo buscamos en una tabla (y se convertirá en un dato conocido). Haciéndolo, encontramos que: 134, 000 Joules/Kg. d) Así, ahora los datos que tenemos son: Q = 45,000 (la energía en forma de calor que se le proporciona al cobre para poder cambiar de estado físico) y su calor latente de fusión (deberá ser de fusión, puesto que va cambiar de sólido a líquido, es decir, se fundirá) que vale Lf = 134, 000 Joules / Kg. e) Antes de empezar a sustituir, deberás observar que hay dos unidades para energía utilizada: calorías y joules. Antes de hacer cualquier cosa, deberemos quedarnos con sólo un tipo de unidad, así que deberemos hacer alguna conversión: esta puede ser de calorías a joules o de joules a calorías. Optaremos por esta última, pues el mismo problema nos lo sugiere. La conversión queda así (ve el archivo sobre conversiones):

(

134,000 Joules 1cal =134,000 4.18 Joules Kg

)

= 32, 057 cal / Kg. Aquí la unidad de masa

del calor latente no se ha convertido.

También puedes optar por cambiar la unidad de masa del calor latente de una vez, con lo que quedaría:

(

)

134,000 Joules 1cal 1 kg =134,000 ) = ( Kg 4.18 Joules 1000 g

f)

m=

32.057 cal g

Ahora, lo que necesitamos despejar la m de la ecuación, con lo que queda (usando la primera conversión):

Q 45,000 cal = =1.4 Kg . cal Lf 32 ,057 Kg

O también puede resultar lo siguiente (utilizando la segunda conversión):

m=

Q 45,000 cal = =1403 g . Lf cal 32. 057 g

Los dos resultados son consistente, en uno de ellos reportas la masa en Kg y en otro en gramos....