Page 304 - Fisica General Burbano

CAPÍTULO XV

EL CALOR Y SUS EFECTOS

A) CALORIMETRÍA

XV – 1. El calor y su medida
Hasta el siglo XVIII al calor se le describía como un fluido que se podía mover de un cuerpo a
otro; a tal sustancia, que no se le suponía masa y que gozaba de la invisibilidad, se le llama calóri-
co. La teoría del calórico explicaba muchos fenómenos como el flujo de calor de un sistema ca-
liente a otro frío; no pudiendo explicarse otras muchas observaciones como se verá a continua-
ción. De esta teoría del calórico, salió la medida del calor en la unidad que aún perdura y que lla-
mamos CALORÍA (cal):
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
«Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua desde
14,5 ºC a 15,5 ºC».
CALOR ESPECÍFICO DEL AGUA
Se toma este intervalo de temperatura porque al hallar la media aritmética referida a un grado
de las cantidades de calor para elevar un gramo de agua de 0 a 100 ºC, coincide con la cantidad t ºC J / kg · K cal /g · K
de calor expresada en la definición. Es decir: Q 0 100 / 100 = Q 15 5, .
14 5,
La teoría del calórico no podía dar una explicación al porqué del calor que se produce por me- 000 4 218 1,007 6
dio del rozamiento; fue el norteamericano Benjamin Thompson (1753-1814), el que planteó este 010 4 192 1,001 4
problema cuando estaba supervisando la perforación para la fabricación del ánima de los caño- 015 4 186 1,000 0
nes, rechazando la teoría del calórico y proponiendo en su lugar que el calor es una clase de mo- 020 4 182 0,999 0
vimiento, afirmando que, por lo menos en algunas circunstancias, el calor se produce al realizar 030 4 179 0,998 3
trabajo mecánico. Esta idea fue seguida por un cervecero inglés, James Prescott Joule (1818- 040 4 179 0,998 3
1889), el cual realizó varios experimentos que se describirán en el tema siguiente y que resultaron 050 4 181 0,998 8
cruciales en el establecimiento de nuestra imagen presente de que: 060 4 184 0,999 5
EL CALOR es una forma de energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una dife- 070 4 190 1,001 0
rencia de temperatura. 080 4 196 1,002 4
090 4 205 1,004 5
Joule, como resultado de sus investigaciones, encontró que determinada cantidad de energía 100 4 216 1,007 2
era siempre equivalente a una cierta cantidad de calor; cuantitativamente, 4,186 J de energía son
equivalentes a 1 cal de calor, esto se conoce como EQUIVALENTE MECÁNICO DEL CALOR:

1 cal = 4 186 J,

a partir de este resultado, los científicos interpretaron al calor no como un fluido que se transfiera
de uno a otros sistemas con distinto nivel térmico, sino como una forma más de energía.
Para los intercambios de calor Q, y trabajo W, de un sistema con el medio exterior convenimos
en que (Fig. XV-1):
1. El sistema absorbe calor, Q >0
2. El sistema cede calor, Q <0
3. El sistema realiza trabajo, W >0
4. El sistema recibe trabajo, W <0
XV – 2. Calor específico
Fig. XV-1.– Convenimos que el calor
«Se llama CALOR ESPECÍFICO medio a la cantidad de calor absorbido o emitido por la unidad Q es positivo si es absorbido del am-
de masa de una sustancia cuando su temperatura varía en un grado». biente por el sistema y negativo si es
calor cedido por el sistema al am-
biente; el trabajo W es positivo si es
D Q
c = realizado por el sistema sobre el me-
MT dio exterior, y negativo si se conside-
D
ra realizado por el medio exterior so-
siendo DQ la cantidad de calor necesaria para elevar la masa M de la sustancia un intervalo de bre el sistema.
temperatura DT. Por lo tanto:
DQ = Mc DT
es la cantidad de calor necesaria para producir una variación de temperatura en cualquier sus-
tancia.