Ses 2

“SESION 2”
FISICA ENERGIA
INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
2023-2
TEMPERATURA Y CALOR
Fue James Prescott Joule (1818-1889) quien en 1843, demostró la
conversión directa de energía mecánica en energía calorífica y midió el
factor numérico que relaciona la unidad mecánica con la unidad calorífica.
Este factor se denomina equivalente mecánico del calor y su valor es
1 cal = 4,186 [J] (9)

CAPACIDAD CALORIFICA
Es la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura
de un cuerpo en 1°C. Si una cantidad Q de calor produce un
cambio T en la temperatura de un cuerpo, entonces la
capacidad calorífica se define como
Q
C = T (10)
La capacidad calorífica C se mide en [cal/°C].

CALOR ESPECIFICO
El calor específico es la capacidad calorífica por unidad de

masa. Esto es
C
ce = m
Q (11)
ce = m T
Unidades. El calor específico es una propiedad característica

propia de cada sustancia y se mide en [cal/g°C], [kcal/kg°C] o
[J/kg°C].
En sólidos y líquidos el calor específico en condiciones
normales de presión y volumen no cambia mucho si la
variación de temperatura no es muy grande. En los gases si
existe diferencia entre el calor específico a presión constante
cp y el calor específico a volumen constante cv.
El agua es la sustancia que tiene mayor calor específico, su
valor es ce = 1.00 [cal/g°C ] = 4186 [J/kg°C].
De la Ec.(11) se obtiene una expresión para calcular la

cantidad de calor Q (calor sensible) que puede intercambiar
la masa m de un material y sus alrededores para variar su
temperatura en T.
Q = m ce T (12)
CALORIMETRIA
Es el proceso de medición del intercambio de calor entre una
sustancia caliente y otra fría.
En este proceso se considera como positivo el calor
absorbido por la sustancia fría y como negativo el calor
cedido o emitido por la sustancia caliente.
(Calor absorbido) = – (Calor cedido)
(Q)Absorb = – (Q)Emitid (13)
Si una sustancia fría de masa m1, calor específico c1 y
tempera-tura T1 , se pone en contacto con una
sustancia caliente de masa m2, calor específico c2 y
temperatura T2, después de un cierto tiempo
alcanzarán el equilibrio térmico a una temperatura
final T.
Usando la Ec. (13) se tiene
m1 c1 (T – T1) = – m2 c2 (T – T2) (14)
Si queremos calcular el calor específico de la sustancia caliente
obtendremos
m1 c1(T – T1 )
c2 = (15)
m2 (T2 – T)
CAMBIO DE FASE
El cambio de fase es el proceso mediante el cual una
sustancia absorbe o emite calor al cambiar de estado físico
sin variar su temperatura. Es un proceso a temperatura
constante.
El cambio de fase de sólido a líquido se denomina fusión, y el
proceso inverso solidificación. El cambio de líquido a gas se
denomina vaporización y el proceso inverso condensación.
Algunas sustancias cambian directamente de sólido a gas. Este

proceso se denomina volatilización y el proceso inverso es la
sublimación.
La relación de proporcionalidad entre la cantidad de calor Q
que requiere la masa m de una sustancia para cambiar de
fase, sin variar su temperatura, se denomina calor latente
(calor de transformación de estado), se representa por L y es
una propiedad térmica que caracteriza a la sustancia.
Q
L= (16)
m
El calor latente de fusión se representa por Lf y el de
solidificación por Ls, tal que (Ls = - Lf). El calor latente de
vaporización por Lv y el de condensación Lc, tal que (Lv = - Lc)
Las unidades del calor latente son: [cal/g], [J/kg], [Btu/lb] y
los valores de las diversas sustancias se encuentran Tablas en
los textos de física y termodinámica
De la Ec.(16) se obtiene el calor necesario para cambiar de fase

Q = m L (17)
Por ejemplo, la cantidad de calor total (Q) que absorbe el
agua, en condiciones normales de presión, para cambiar
desde un estado sólido (hielo a – 30°) hasta el estado de
vapor (gas a 100°C), es igual a la suma de cantidades de calor
que absorbe en cada uno de los procesos sucesivos que
sigue.
Q = (calor para calentar el hielo) + (calor para fundir el
hielo) + (calor para calentar el agua) + (calor para
evaporar el agua)
Q = Q01 + Q12 + Q23 + Q34
Q = m ch (T1 – To) + m Lf + m ca (T2 – T1) + m Lv
Q = m ch (0 – (– 30)) + m Lf + m ca (100 – 0) + m Lv
Q = m ch (30) + m Lf + m ca (100) + m Lv
Estos cuatro procesos se representan en la Fig. 12.
T°C
100
Vapor
Agua + vapor
0
Hielo + Agua
agua
-30
Hielo Qo Q1 Q2 Q3 Q4
Figura 12
PROBLEMAS
1. Se utilizan 2 kcal para calentar 600 g de una sustancia desconocida
desde 15°C hasta 40°C ¿cuál es el calor específico de la sustancia?
2. Determine el estado final cuando se mezclan 20 g de hielo
a 0°C con 10 g de vapor a 100°C.
3. Se usa un litro de agua a 30°C para hacer té helado. ¿Cuánto hielo a -
10°C se necesita para que el té tenga una temperatura de 10°C. El hielo
tiene un calor específico de 0,50 cal/g°C

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“SESION 2”

Este factor se denomina equivalente mecánico del calor y su valor es

1 cal = 4,186 [J] (9)

La capacidad calorífica C se mide en [cal/°C].

El calor específico es la capacidad calorífica por unidad de

Unidades. El calor específico es una propiedad característica

De la Ec.(11) se obtiene una expresión para calcular la

Algunas sustancias cambian directamente de sólido a gas. Este

De la Ec.(16) se obtiene el calor necesario para cambiar de fase

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