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ÍNDICE
Ø
Todos los cuerpos están
formados por partículas pequeñísimas llamadas moléculas.
Ø
Las moléculas no ocupan todo
el volumen del cuerpo que forman: entre ellas hay espacios vacíos llamados
intermoleculares, cuyas dimensiones varían con el estado del cuerpo (sólido,
liquido o gaseoso).
Ø
Entre molécula y molécula se
ejercen ciertas fuerzas, llamadas de cohesión.
Ø
Las moléculas están en
movimiento.
Esta
teoría ayuda a explicar los fenómenos calóricos. Esto permite hacer la
siguiente hipótesis:
Ø
El calor (forma
de energía) que posee un cuerpo es la suma de las energías de sus moléculas.
Ø
La mayor o
menor temperatura de un cuerpo se debe a la mayor o menor velocidad de sus moléculas.
De
esa manera se interpreta que: dar calor a un cuerpo, significa aumentar la energía
mecánica de sus moléculas; quitarle calor es disminuir la energía mecánica
de sus moléculas.
Capacidad
calórica de una sustancia a la cantidad de calor que ella absorbe para aumentar
su temperatura en 1°C.
Para
calentar masas iguales de sustancias diferentes a la misma temperatura, es
necesario darle cantidades distintas de energía calórica. Esto nos indica que
cada sustancia tiene su propia aptitud para absorber el calor.
Un
aumento o una disminución de la energía de las moléculas provocara, por lo
general, un aumento o disminución de su velocidad, y por lo tanto, un aumento o
una disminución de la temperatura del cuerpo. En otros casos, la variación de
la energía de las moléculas provocará un cambio de estado del cuerpo, sin que
haya variación de sus velocidades, es decir, sin que se produzca una variación
de la temperatura.
La
unidad de calor es caloría.
Caloría
es la cantidad de calor necesario para elevar en 1°C la temperatura de 1 g de
agua.
Es
muy difundido el empleo de esta unidad pero por otra parte la unidad de energía
adoptada por el SIMELA es el joule (j).
1 CAL =
4,1868 J y a la inversa 1 J = 0,239 Cal.
Si al
entregarse calor a dos masas iguales de una misma sustancia, se observa que la
primera experimenta un aumento o t de
temperatura, y la segunda un aumento doble, 2àt, ello significa que a la segunda se la entregó doble
cantidad de calor que la primera.
Ø
Las cantidades de calor entregados, o quitados, a masas
iguales de sustancias iguales, son directamente proporcionales a las variaciones
de temperatura.
La
temperatura de un cuerpo esta determinada por el movimiento de moléculas. Estas
y los átomos presentan una movilidad incesante en todas direcciones y sentidos,
con las velocidades diferentes. Esas velocidades se intercambian entre las moléculas,
por choques, atracciones, etc. Esa velocidad media constituye la temperatura.
Cuando aumenta dicha velocidad, la temperatura se eleva, y viceversa.
La temperatura es la expresión de la velocidad
promedio de las moléculas de una sustancia.
Para
medir la temperatura se utiliza el termómetro, el cual, al ser bombardeado por
las moléculas en movimiento, mide su velocidad. El termómetro solo puede medir
la velocidad pero no la cantidad de moléculas que se están moviendo.
Q
= MC (t´ - t)
En donde sé c es
igual al calor especifico medio entre t y t´.
Para verificar el calor específico se emplea la siguiente
formula:
Ø
El método de
mezclas o el método adiabatico, la cantidad de calor, positiva o negativa, que
hay medir se evalúa a partir de una masa de agua M, cuya temperatura se eleva
(o disminuye) de t a t´. La expresión de esta cantidad de calor será:
Q= M (t´-
t).
Ø
El método de fusión de hielo o método isotérmico, esta
cantidad de calor sirve para fundir cierta masa de hielo, que le es
proporcional, y se calcula la disminución de volumen de hielo fundamente.
Ø
En el método eléctrico,
el paso de una corriente a
través de un conductor proporciona una cantidad de calor determinada que sirve
para producir el efecto calórico (por ejemplo una variación de temperatura).
Para
los gases que están a una temperatura bastante por encima de su punto de
licuefacción, el calor especifico depende muy poco de la temperatura. Para
presiones bastante elevadas, es decir, del orden de cien atmósferas la variación
que se produce no es despreciable.
El calor especifica de los
gases a presión constante es el cociente entre la cantidad de calor entregado a
un gas, manteniendo constante su presión, el producto de su masa por la variación
de temperatura.
La comparación de esta relación con los valores de y dados
anteriormente muestra que se obtienen aproximadamente los resultados siguientes:
-para los gases monoatómicos, MC = 5, Mc = 3
-para los gases diatómicos, MC = 7, Mc = 5.
El
estudio de este fenómeno constituye la rama denominada Termoquímica, a la que
se han dedicado trabajos muy importantes a finales del siglo XIX y a principios
del XX.
La
Termoquímica se basa en la ley de Hess, que representa un caso particular del
principio de los estados inicial y final. Según ella, la cantidad de calor que
se desprende al pasar de un sistema A de sustancias a otro sistema B es
independiente de la forma en que se produce el paso y de las reacciones
intermedias, siempre que el estado físico de los sistemas A y B sea el mismo en
todos los casos. Esta ley sólo es realmente válida cuando las transformaciones
ocurren teniendo un volumen o una presión constante.
Según
la ley de Hess, se debe tener el mismo resultado para el calor de la formación
de CO2 operando con C + O2.
Si
la cantidad de calor que se busca y que representa la formación de CO es x, se
tendrá
x
= 96 – 68 = 28
La convección, excepto en el caso de los metales líquidos de
conductibilidad muy elevada, representa el elemento más importante de la
propagación del calor en una masa líquida.
En el estudio del espectro solar se
distinguen tres partes: los rayos ultravioleta, cuyas longitudes de onda son las
más cortas; los rayos luminosos, que componen toda la parte visible del
espectro; y los rayos infrarrojos, o caloríficos, que son los que tienen
longitudes de onda mayores.
Las
fuentes luminosas emiten casi todas una radiación oscura en el campo de las
longitudes de onda menores y mayores que las de los rayos luminosos. Las
diversas partes de estas radiaciones no están rigurosamente limitadas, es
decir, que el comienzo del espectro luminoso no corresponde al final del
espectro calorífico. En realidad, no existen rayos puramente caloríficos, sino
sólo longitudes de onda de rayos que no impresionan de manera apreciable el ojo
que los recibe.
La
radiación calorífica como las demás, es absorbida en mayor o menor cantidad
por todas las sustancias que atraviesa, pero las propiedades de absorción de
cada uno de los cuerpos dependen de la longitud de onda de la radiación.
Los
cuerpos que, como el vidrio, son transparentes a la luz absorben los rayos caloríficos
y se denominan atérmanos; el cloruro de sodio, en cambio, es diatérmano, es
decir, transparente no sólo a los rayos luminosos, sino a los de mayores
longitudes de onda.
La
emisión de la radiación de los cuerpos calientes representa para éstos una pérdida
de energía y produce, por tanto, una disminución de la temperatura de los
mismos. Este descenso depende, por una parte, de la temperatura y de la
superficie de emisión y, por otra, de un coeficiente característico de la
naturaleza de esta superficie, llamado poder emisivo. El poder emisivo más
elevado es el de los cuerpos negros y se toma como unidad. El de las superficies
brillantes y reflectoras es muy reducido.
Por
ejemplo cuando calentamos el agua para cocinar no se relaciona con el proceso de
la propagación del calor. Los temas de calorimetria fueron una gran preocupación
de los científicos de los siglos XVIII y XIX. Sus investigaciones echaron luz
sobre este asunto.
Por
otra parte los temas que plantea la calorimetría son muy usados en los campos
de ingeniería y la construcción, etc.