CALOR ESPECÍFICO

1.- OBJETIVOS

Determinar el calor específico de muestras sólidas.

Determinar la capacidad calorífica del calorímetro en forma experimental.

2. FUNDAMENTO TEORICO

CalorEl calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo.

Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo.

TemperaturaLa temperatura es la medida del calor de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene o puede rendir).

Diferencias entre calor y temperaturaTodos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo, esto no es así. El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes.

Como ya dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energía. El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo.

Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente tamaño, la temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100° C, pero el que tiene más agua posee mayor cantidad de calor.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye.

La temperatura no es energía sino una medida de ella; sin embargo, el calor sí es energía.

Capacidad calorífica

La capacidad calorífica de un cuerpo es la razón de la cantidad de calor que se le cede a dicho cuerpo en una transformación cualquiera con la correspondiente variación de temperatura. La capacidad calorífica depende de la masa del cuerpo, de su composición química, de su estado termodinámico y del tipo de transformación durante la cual se le cede el calor.Llamamos capacidad calorífica de un sólido al calor necesario para elevar en un grado la temperatura de una determinada cantidad de material (se mide en Joule/°C o J/K):

C= δQδT

Donde es la transferencia de energía en forma calorífica entre el sistema y su entorno u otro sistema, es la masa del sistema (se usa una n cuando se trata del calor específico molar) y ∆Tes el incremento de temperatura que experimenta el sistema.

En un intervalo donde la capacidad calorífica sea aproximadamente constante la fórmula anterior puede escribirse simplemente como:

Es frecuente utilizar la capacidad calorífica molar (J/°C mol o J/K mol), en la que la cantidad de materia considerada es un mol, mientras que en la definición de calor especifico se suprime la dependencia con la masa total involucrada (J/°C kg o J/K kg).

la capacidad calorífica de cada material depende de la existencia en dicho material de mecanismos de acumulación de energía a través de la excitación de vibraciones de átomos o de la excitación de electrones a los niveles superiores de energía en la mayor parte de los (con excepción de los metales a muy baja temperatura) la capacidad calorífica está determinada esencialmente por la energía que puede acumular el sólido en forma de vibraciones de los átomos que lo componen, en torno a sus posiciones de equilibrio.

En la teoría clásica delos calores específicos, la energía media a una temperatura dada se acumula teniendo en cuenta todas las energías posibles y calculando el valor promedio mediante la estadística de Boltzmann. Al hacer el cálculo de la energía media se llega a la conclusión de que, a cada grado de libertad de las partículas del sistema le corresponde una energía media kBT/2 (este es el llamado principio de equiparticion de la energía). Así, en los gases monoatómicos, donde cada partícula tiene tres grados de libertad, la energía por partícula sería 3kBT/2. La energía interna por mol sería:

U (T )=N A32K BT

Donde NA es el número de Avogadro, y, en consecuencia, la capacidad calorífica molar sería

C=(3/2 ) K AN A

En un sólido si se considera las vibraciones independientes de los átomos, todos con la misma frecuencia y considerando tres grados de libertad, se obtiene una energía molar promedio de valor 3N AKBT De la que se deduce un calor específico molar de 3N AKB=3 R

BIBLIOGRAFIA

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Calor_y_Temperatura.htm SERWAY, BEICHNER." FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA." Tomo II. Ed.

Mc-Graw Hill, 5ta. Edición http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/fis1522/OndasyCalor/termo1/termo1.html http://www.uned.es/094258/contenido/tecnicas/calorimetria/

calorimetria.htm