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8/2/2019 Calor Sensible y Calor Latente
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CANTIDAD DE CALOR.
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5 0
HIELOSLIDO
0 100 100 120
AGUALQUIDA
VAPORGASEOSO
TRANSICINDE SLIDO A
LQUIDO
DESHIELO
TRANSICINDE LQUIDO A
GAS
EVAPORACIN
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Cuando una sustancia se funde o se evapora absorbe
cierta cantidad de calor llamada calor latente, estetrmino significa oculto, pues existe aunque no se
incremente su temperatura ya que mientras dure lafusin o la evaporacin de la sustancia no se
registrar variacin de la misma.
En tanto el calor sensible es aquel que alsuministrarle a una sustancia eleva su temperatura.
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5 0
HIELOSLIDO
0 100 100 120
AGUALQUIDA
VAPORGASEOSO
TRANSICINDE SLIDO A
LQUIDO
DESHIELO
TRANSICINDE LQUIDO A
GAS
EVAPORACIN
CALORSENSIBLE
CALORSENSIBLE
CALORSENSIBLE
CALORLATENTE
CALOR
LATENTE
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Calor latente de fusin.
Para que un slido pase al estado lquido debeabsorber la energa necesaria a fin de destruir lasuniones entre sus molculas.
Por lo tanto mientras dura la fusin no aumenta latemperatura.
Por ejemplo para fundir el hielo o congelar elagua sin cambio en la temperatura, se requiereun intercambio de 80 caloras por gramo.
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El calor requerido para este cambio en el estadofsico del agua sin que exista variacin en latemperatura, recibe el nombre de calor latente defusin o simplemente calor de fusin del agua.
Esto significa que si sacamos de un congelador cuyatemperatura es de -6 C un pedazo de hielo de
masa igual a 100 gramos y lo ponemos a laintemperie, el calor existente en el ambiente elevarla temperatura del hielo, y al llegar a 0 C y seguirrecibiendo calor se comenzar a fundir.
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A partir de ese momento todo el calor recibido servir
para que la masa de hielo se transforme en agua lquida.
Como requiere de 80 caloras por cada gramo, necesitarrecibir 8000 caloras del ambiente para fundirse
completamente.
Cuando esto suceda, el agua se encontrar an a 0 Cysu temperatura se incrementar slo si se contina
recibiendo calor, hasta igualar su temperatura con elambiente.
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El calor de fusin es una propiedadcaracterstica de cada sustancia, pues segn elmaterial de que est hecho el slido requerircierta cantidad de calor para fundirse.
Por definicin: el calor latente de fusin deuna sustancia es la cantidad de calor que
requiera sta para cambiar 1 gramo de slidoa 1 gramo de lquido sin variar sutemperatura.
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Q = mf
Q = calor suministrado en caloras.
Donde f= calor latente de fusin en
cal/gramo.
m= masa de la sustancia en gramos.
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Como lo contrario de la fusin es la solidificacin ocongelacin, la cantidad de calor requerida por una
sustancia para fundirse, es la misma que cede cuando sesolidifica.
Por lo tanto, con respecto a una sustancia el calor latente
de fusin es igual al calor latente de solidificacin ocongelacin.
En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor
latente de fusin para diferentes sustancias.
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Calor latente de fusin a una atmsfera de
presin.
Sustancia fen cal/gr.
Agua 80
Hierro 6
Cobre 42 Plata 21
Platino 27
Oro 16
Mercurio 2.8
Plomo 5.9
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Resolucin de un problema de calor latente
de fusin.
Calcular la cantidad de calor que se requiere paracambiar 100 gramos de hielo a 15C en agua a0C.
Solucin: para que el hielo eleve su temperatura de 15 C hasta el punto de fusin a 0 C, senecesita una cantidad de calor que se calcula con la
ecuacin
Q = m Ce T.
Q1 = 100 g x 0.50 cal/gC x 15 C = 750
caloras.
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Si ya tenemos el hielo a 0 C; para que el hielo se
funda y se tenga agua a la misma temepratura de
0 C, se aplica la ecuacin Q = mfy el calorlatente de fusin se lee en el cuadro anterior, de
donde:
Q2 = 100 gr x 80 cal/gr = 8000 cal
As, el calor total requerido es:
Q1 + Q2 = 750 cal + 8000 cal = 8750 caloras.
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Calor latente de vaporizacin.
A una presin determinada todo lquidocalentado hierve a una temperatura fija queconstituye su punto de ebullicin.
Este se mantiene constanteindependientemente del calor suministrado al
lquido, pues si se le aplica mayor cantidad decalor, habr mayor desprendimiento deburbujas sin cambio en la temperatura delmismo.
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Cuando se produce la ebullicin se formanabundantes burbujas en el seno del lquido, lascuales suben a la superficie desprendiendo vapor.
Si se contina calentando un lquido en ebullicin, latemperatura ya no sube, esto provoca la disminucinde la cantidad del lquido y aumenta la de vapor.
Al medir la temperatura del lquido en ebullicin y la
del vapor se observa que ambos estados tienen lamisma temperatura, es decir coexisten en equilibriotermodinmico.
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A presin normal ( 1 atm = 760 mm de Hg), el aguaebulle y el vapor se condensa a 100 C, a esta
temperatura se le da el nombre de punto de ebullicindel agua.
Si se desea que el agua pase de lquido a vapor oviceversa sin variar su temperatura, necesita un
intercambio de 540 caloras por cada gramo.
Esta calor necesario para cambiar de estado sin variar detemperatura se llama calor latente de vaporizacin del
agua o simplemente calor de vaporizacin,
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Por definicin el calor latente de vaporizacin de unasustancia es la cantidad de calor que requiere para cambiar 1gramo de lquido en ebullicin a 1 gramo de vapor,manteniendo constante su temperatura.
Q = m v
Q = calor suministrado en caloras
v= calor latente de vaporizacin en cal/g
m= masa de la sustancia en gramos.
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Como lo contrario de la evaporacin es la
condensacin, la cantidad de calor requerida por una
sustancia para evaporarse es igual a la que cede
cuando se condensa, por lo tanto, en ambos el calorlatente de condensacin es igual al calor latente de
vaporizacin para dicha sustancia.
En el cuadro siguiente se dan valores del calor
latente de vaporizacin de algunas sustancias.
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Calor latente de vaporizacin de algunas
sustancias a 1 atm.
Sustancia v en cal/gr
Agua 540
Nitrgeno 48
Helio 6
Aire 51
Mercurio 65
Alcohol etlico 204
Bromo 44
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Resolucin de un problema de calor latente
de vaporizacin.
Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100gramos de hielo a -10 C en vapor a 130C.
Solucin: Para que el hielo eleve su temperatura de -10 C
hasta el punto de fusin a 0 C necesita una cantidad decalor igual a:
Q1 = m CeT = 100 g x 0.50 cal/g C x 10 C = 500 cal.
Para calcular el calor que se requiere para que el hielo sefunda y se tenga agua a 0C, se aplica la ecuacin Q = mf. Q2= 100 g x 80 cal/g = 8000 cal.
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El calor que requiere el agua a fin de elevar sutemperatura de 0 C hasta el punto de ebullicinde 100 C, se calcula con la ecuacin Q = m CeT
Q3 = 100 g x 1 cal/gC x 100 C = 10000 caloras.
En el clculo del calor necesario para vaporizar el
agua a 100 C se utiliza la ecuacin: Q = m v
Q4 = 100 gr x 540 cal/g = 54 000 cal.
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El calor que se necesita para calentar el vapor desde 100 Chasta 130 C, se calcula mediante la ecuacin:
Q = m CeT.
Q5 = 100 gr x 0.48 cal/gC x 30 C = 1440 caloras.
El calor total que se requiere para el cambio de 100 gramos dehielo a 10 C en vapor a 130 C se encuentran sumandotodos los calores.
QT = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5 =
QT = 500 cal + 8000 cal + 10000 cal + 54000 cal + 1440 cal
= 73940 cal.
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Y as es como calculamos
Primero el calor sensiblepara elevar la
temperatura del hielo, Q1:
luego el calor latente de
fusin para convertir elhielo en agua, Q2;
despus el calor sensible
para elevar la
temperatura del aguahasta los 100 grados, Q3
Mas adelante, el calor
latente para convertir el
agua e vapor, Q4
Y finalmente el calor
sensible de vaporizacin
para elevar la temperatura
del vapor, Q5.
Y si sumamos las
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 * Q5
Tendremos la cantidad de
calor que se necesita paracambiar el hielo de 5C ,
a vapor en nnuestro caso
a 130 C de temperatura