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| CALOR energía que se intercambia entre un sistema y sus alrededores como resultado de una diferencia de temperaturas |
Calor es la energía que se intercambia entre un sistema y
sus alrededores como resultado de una diferencia de temperaturas. La energía, en
forma de calor, pasa desde el cuerpo más caliente (con una temperatura más
alta) hasta el cuerpo más frío (con una temperatura más baja). A nivel
molecular, las moléculas del cuerpo más caliente ceden energía cinética a
través de colisiones a las moléculas del cuerpo más frío. La energía térmica se
transfiere, es decir, el calor «fluye» hasta que se igualan los valores medios
de las energías cinéticas moleculares de los dos cuerpos; hasta que las temperaturas
se igualan. El calor, como el trabajo, describe la energía en tránsito entre un
sistema y sus alrededores.
Históricamente, la cantidad de calor necesaria para
modificar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua fue llamada
caloría (cal). La caloría es una unidad de energía pequeña y la unidad
kilocaloría (kcal) ha sido también ampliamente utilizada. La unidad SI para el
calor es simplemente la unidad SI de energía básica, el julio (J).
1 cal = 4,184
J
La cantidad de calor necesaria para modificar un grado la
temperatura de un sistema se llama capacidad calorífica del sistema. Si el sistema
es un mol de sustancia, se puede utilizar el término capacidad calorífica
molar. Si el sistema es un gramo de sustancia, se utiliza el término de
capacidad calorífica específica o más frecuentemente calor específico. El calor
específico de las sustancias depende de la temperatura. A 25 °C, el calor
específico del agua es:
Miremos el siguiente ejemplo, como calcular una cantidad de
calor, basada en la masa que tenemos de una sustancia, el calor especifico de
esa sustancia y su variación de temperatura.
Ejemplo
¿Cuánto calor hace falta para elevar la temperatura de
7,35 g de agua de 21,0 a 98,0 °C? (Suponga que el calor específico del agua en
este intervalo de temperatura es 4,18 J g-1 °C-1).
Solución
Para contestar esta pregunta, comenzaremos multiplicando
el calor específico por la masa de agua para obtener la capacidad calorífica
del sistema. Para obtener la cantidad de calor que produce el cambio de
temperatura deseada, multiplicaremos la capacidad calorífica por la diferencia
de temperaturas.
El calor específico es la capacidad calorífica de 1,00 g
de agua:
La capacidad calorífica del sistema (7,35 g de agua) es:
El cambio de temperatura del sistema necesario es:
(98,0 – 21,0) ºC = 77,0 ºC
El calor necesario para conseguir este cambio de
temperatura es:
Recuerde la capacidad calorífica es una magnitud que
depende de la cantidad de sustancia. Observe también que la variación de
temperatura se determina restando la temperatura final menos la inicial.
[Referencia: Ralph
H. Petrucci; William S. Harwood; F. Geoffrey Herring. Quimica
General. Octava edición]
