Ing. Gustavo Serna P
CalorimetrĂa Apuntes y CĂĄlculos Aula Digital
2013
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Calorimetría
CALORIMETRÍA Cuando hablamos de calor a menudo lo confundimos con temperatura, para enfatizar la diferencia entre estos dos conceptos tomemos el siguiente ejemplo: Si se tienen 2 recipientes a la misma temperatura conteniendo 1 y 2 litros de agua respectivamente podemos hacernos la siguiente pregunta ¿Cuál de los dos recipientes se enfría más rápido? La respuesta es que el recipiente de 1 litro se enfría primero debido a que posee menor cantidad de calor que el de 2 litros; dicho de otra manera el calor depende de la masa y la temperatura no. Cada vez que dos masas sea de líquidos solidos o gases se ponen en contacto se establece transferencia de calor; el calor fluye de la masa más caliente a la más fría y al final del proceso encontramos que la masa más caliente se ha enfriado y la masa más fría se caliento. Para calcular la cantidad de calor necesario para calentar cierta cantidad de masa o también para calcular la temperatura final de una mezcla de dos masas se utiliza la formula
Q = mc (Tf - T0) Dónde: Q es cantidad de calor en Kcal, BTU o Kwhr M es la masa Kg C es calor específico Kcal/(Kg °C) Tf es la temperatura final °C T0 es la temperatura inicial °C A continuación veremos algunos ejemplos
Ejemplo 1 Calcular la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 litro de agua desde 17°C hasta 45°C Datos m = 1Kg (debido a que la densidad del agua es 1Kg/litro) c = 1 Kcal/(Kg °C) Tf =45 °C T0=17 °C
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Calorimetría Q=? Solución Vamos y reemplazamos los datos
Ejemplo 2 Hallar la potencia de un quemador que caliente el agua del ejemplo 1 en 5 minutos. Datos Q=28Kcal T=5 Minutos Potencia=? Solución: El concepto de potencia es energía/tiempo por lo tanto la potencia de dicho quemador será:
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Calorimetría
Debemos convertir los minutos a horas
Por ultimo al reemplazar horas por minutos obtengo
Ejemplo 3 Se mezclan 2,5 litros de agua (densidad=1 Kg/litro y c=1Kcal/Kg K) a 20ºC y 3 litros de agua (densidad 1,05 Kg/litro y c=0,924 Kcal/Kg K)) a 35ºC. Calcular la temperatura final de la mezcla. Datos m1=2,5 Kg (debido a que la densidad del agua es 1Kg/litro) T1=20 °C= 293 K c1= 1 Kcal/Kg K m2=3,15 Kg (debido a que la densidad del agua es 1,05 Kg/litro) T2=35 °C= 308 K c2= 0,924 Kcal/Kg K Tf=? Análisis Al mezclar una de las masas se calienta y la otra se enfría; por lo tanto la masa más caliente cede calor y la más fría absorbe calor; además el calor cedido (signo negativo) es igual al calor absorbido.
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Calorimetría Solución
Finalmente al despejar Tf obtenemos
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