Calor Latente (L)
Se define como calor latente a la cantidad de calor
entregado o absorbido por unidad de masa para que se produzca un cambio de
estado o de fase. En ese proceso la temperatura se mantiene estable.
En símbolos L
= Q / m L: calor
latente; Q: calor; m: masa
Unidades L = Cal/ g
; L = J / kg
La temperatura estable a la cual se produce el cambio
de estado de sólido a líquido se llama punto de fusión, que para en agua es 0ºC
= 273 K = 32 ºF. Y aquella en la cual la sustancia pasa de líquido a vapor es
el punto de ebullición, que para el agua es 100ºC = 373 K = 212 ºF, a presión
atmosférica normal.
Si el proceso se realiza a la inversa, es decir: se
inicia con vapor de agua a una temperatura mayor que 100ºC y se le quita calor,
cuando llega a los 100 ºC se condensa manteniendo la temperatura constante
hasta que todo el vapor se haya licuado. Esa temperatura será ahora el punto de
condensación. Al seguir quitando calor, el agua en estado líquido inicialmente
a 100 ºC, se enfría hasta llegar a 0 ºC, temperatura que es el punto de
solidificación y se mantendrá mientras se quite calor hasta que toda el agua se
transforme en hielo.
Las temperaturas mencionadas dependen de la presión
existente durante los cambios de estado. Si la presión atmosférica es menor que
la normal, como sucede en lugares a gran altura, montaña, el punto de
fusión-solidificación aumenta y el de ebullición- condensación disminuye, en
este caso el agua hierve a menos de 100ºC.
Se tienen así:
Ø Calor latente de fusión (Lf) es la
cantidad de calor para que un gramo de sólido pase a un gramo de líquido.
Ø Calor latente de vaporización (Lv) es la
cantidad de calor para que un gramo de líquido pase a un gramo de vapor.
Ø Calor latente de condensación (Lc) es la
cantidad de calor para que un gramo de vapor pase a un gramo de líquido.
Ø Calor latente de solidificación (Ls) es la
cantidad de calor para que un gramo de líquido pase a un gramo de sólido.
Para el agua, a presión atmosférica normal, estos
calores latentes son:
Lf
= Ls = 80 cal/ g Lv
= Lc = 540 cal/ g
Simulador
Aquí se observa un
gráfico de la temperatura en función del tiempo en segundos: la temperatura
crece en forma proporcional al tiempo, o sea proporcional al calor entregado Q,
hasta llegar a 0ºC. A Partir de ese momento, el hielo comienza a fundirse y la
temperatura se mantiene en 0ºC. Cuando todo el hielo se ha fundido, la
temperatura comienza de nuevo a ascender, proporcionalmente al tiempo, hasta
llegar a los 100 ºC. aquí nuevamente la temperatura se mantiene constante hasta
que se evapora toda el agua. Si se recoge el vapor y se sigue calentando, la
variación de temperatura será, otra vez, proporcional al tiempo transcurrido.
Actividad:
Visualiza el proceso
de aumento de temperatura en función del tiempo y anota para cada tramo las
ecuaciones de calor (Q) y calor latente (L), prestando especial atención a las
variaciones de temperaturas, ΔT ( Tf –Ti)
Resuelve:
Calcula la cantidad total de
calor (Q) que se le debe añadir para transformar un gramo de hielo a -30 ºC en vapor de agua a 120 ºC. Ce hielo
2090 J/kg ºC; Lf = 3,33 x 10 5 J/kg; Ce del agua líquida 4,19 x 10 5
J/kg ºC; Lv = 2,26 x 106 J/kg; Ce vaporización 2,01 x 103
J/kg ºC. Rta : 3,11 x 10 3 J
Para recordar las leyes de los gases:
Trabajar con la tercer pestaña
Leyes: Boyle, Charles, Gay- Lusac, gases ideales, ley generalizada.
Pasar a visualizar el siguiente
link:
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/14002996/helvia/aula/archivos/repositorio/0/236/html/Leyes%20de%20los%20gases/material/indice.html
Procesos termodinámicos (Power point)
<iframe src="http://www.slideshare.net/fisicageneral/slideshelf"
width="615px" height="470px" frameborder="0"
marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no"
style="border:none;" allowfullscreen webkitallowfullscreen
mozallowfullscreen></iframe>
Resuelve:
En un sistema, el gas contenido
en un cilindro se encuentra a una presión de 8000 Pa y el émbolo tiene un área
de 0,1 m2. Cuando se agrega calor lentamente al gas, éste empuja el
émbolo una distancia de 4 cm. Calcula la variación de volumen y el trabajo
realizado sobre el entorno por el gas en expansión. Rta: 32 J
Procesos a volumen constante
(isocora)- Unicoos, recuperado de:
Resuelve:
1-Una masa de agua de 2 kg se
mantiene a volumen constante en un recipiente mientras se agregan poco a poco
10000 J de calor por medio de una flama. El recipiente no está bien aislado y
en consecuencia se escapan 2000 J de calor al entorno. Calcula: a) la variación
de energía interna, b) el calor neto Q, entregado al agua, c) ¿cuál es el
incremento de temperatura del agua? Rta: 0,96 ºC
2- Un gramo de agua a la presión
atmosférica normal 101300 Pa ocupa un volumen de 1 cm3. Cuando esta agua
hierve, se convierte en 1671 cm3 de vapor de agua. Calcula: a) el
calor necesario para hervir 1 g de agua, b) el trabajo realizado por el
sistema, c) el cambio de energía interna. Lv = 2,26 x 10 6 J/kg.
Rta: ΔI = 2,1 x 10 3 J
Proceso a presión constante
(isobárica)- Unicoos, recuperado de:
Resuelve:
Cualquier proceso en el que la
presión permanece constante se conoce como un proceso isobárico. Si a la
situación planteada en el ejercicio anterior se le añaden 42 J de calor al
sistema durante la expansión, ¿Cuál es el cambio de energía interna? Rta: 10 J
Proceso adiabático (no hay
intercambio de calor)-Prof Sergio Llanos- Recuperado de:
Proceso isotérmico, la variación
de temperatura es nula- Prof Sergio Llanos- Recuperado de:
Proceso isotérmico- Unicoos- Recuperado de:
https://www.youtube.com/watch?v=aYRNgtOuTe4
0 comentarios:
Publicar un comentario