Page 377 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

358 Capítulo 17 Cantidad de calor

Calcularemos el calor ganado por el agua y el aluminio por separado.

0 ilgua = me At = (150 g)(l cal/g ■ °C)(22°C - 18°C)
= (150 g)[l cal/(g- °C)](4 C°) = 600 cal
QA] = me \ t = (60 g)[0.22 cal/(g • °C)](22°C - 18°C)
= (60 g)(0.22 cal/g • °C)(4°C) = 52.8 cal
Ahora, el calor total ganado es la suma de estos valores.

Calor ganado = 600 cal + 52.8 cal = 652.8 cal
Esta cantidad debe ser igual que el calor perdido por el hierro:
Calor perdido = QFe = mcFe At = (80 g)cFe(95°C — 22°C)

Al establecer que el calor perdido es igual que el calor ganado nos queda
(80 g)cFe(73°C) = 652.8 cal
Despejando cFe, obtenemos
652.8 cal
cFe = ------------------= 0.11 ca /(g • °C)
Fe (80 g)(73 C) '

En este experimento el calor ganado por el termómetro no se considera por ser insigni­
ficante. En un experimento real, la porción del termómetro que queda dentro del calorímetro
absorbería aproximadamente la misma cantidad de calor que 0.5 g de agua. Esta cantidad,
llamada el equivalente del agua del termómetro, debe sumarse a la masa de agua en un ex­
perimento de precisión.

Cambio de fase

Cuando una sustancia absorbe una cierta cantidad de calor, la rapidez de sus moléculas au­
menta y su temperatura se eleva. Dependiendo del calor específico de la sustancia, la ele­
vación de temperatura es directamente proporcional a la cantidad de calor suministrado e
inversamente proporcional a la masa de la sustancia. Sin embargo, cuando un sólido se funde
o cuando un líquido hierve ocurre algo curioso. En estos casos, la temperatura permanece
constante hasta que todo el sólido se funde o hasta que todo el líquido hierve.
Para comprender lo que le sucede a la energía aplicada, consideremos un modelo simple,
como el que se ilustra en la Fig. 17.6. En las condiciones apropiadas de temperatura y presión,
todas las sustancias pueden existir en tres fases, sólida, líquida o gaseosa. En la fase sólida, las
moléculas se mantienen unidas en una estructura cristalina rígida, de tal modo que la sustan­
cia tiene una forma y volumen definidos. A medida que se suministra calor, las energías de las

Sólido Líquido
Q- G a s
o r *

-
Q = mLf Q = mLv
QQq Q®Q>Qq . Q \ O -*-
° Q ®0 o í ^ y

Figura 17.6 Un modelo simplificado muestra las separaciones moleculares relativas en las fases sólida,
líquida y gaseosa. Durante un cambio de fase, la temperatura permanece constante.