Principio De Mezclas Y PropagacióN Del Calor 2

1. Profesor Practicante: Ignacio Espinoza Braz
Principio de Mezclas, Propagación del
Calor y Cambios de Fase
Colegio San Marcos
Subsector Física
Arica

2. Hoy Estudiaremos
•Principio de Mezclas
•Propagación del Calor
•Cambios de Fase

3. Principio de MezclasPrincipio de Mezclas
Sabemos que cuando dos cuerpos de materiales,
masas y temperaturas distintas son puestos en
contacto térmico, forman una mezcla calorífica que
interactúa energéticamente mediante el intercambio
de calor hasta que ambos igualen sus energías
internas, alcanzando la Temperatura de Equilibrio.

4. Este principio nos permite predecir el valor de la
temperatura de equilibrio.
Según esto, si dos cuerpos entran en contacto
térmico a diferentes temperaturas, el calor cedido
por el cuerpo de mayor temperatura será
absorbido, sin pérdidas, por el cuerpo de menor
temperatura.
Lo cual se puede expresar como:
ced abs
Q Q=

5. Supongamos que el cuerpo que cede calor tiene una
masa , un calor específico y una temperatura inicial
y que el que absorbe calor tiene una masa , un calor
específico y una temperatura inicial
 es la temperatura de equilibrio alcanzada por la
mezcla.
Si ambos cuerpos son colocados en el interior de un
recipiente ideal, cuyas paredes no absorben energía, se
tiene que:
1
m
1
c
1
T
2
m
2
c
2
T
eq
T
( )
( )
1 1 1
2 2 2
ced eq
abs eq
Q m c T T
Q m c T T
= × × -
= × × -

6. Finalmente, lo que obtenemos es:
Con esta relación podemos obtener la temperatura de
equilibrio y otros datos más aplicados en un problema.
Ejemplo: Se introduce una barra de metal de 100[g], que
inicialmente se encuentra a una temperatura de 90°C, en
300[g] de agua a 10°C. ¿Qué temperatura alcanzará el agua
cuando se establezca el equilibrio térmico?
( ) ( )1 1 1 2 2 2 eq eq
m c T T m c T T× × - = × × -

7. En este problema tenemos los
siguientes datos:
Aplicando la relación anterior,
tenemos lo siguiente:
Metal Agua
1
100m g=
2
300m g=
2
1
cal
c
g C
é ù
=
ê ú
°ë û
1
0,5
cal
c
g C
é ù
=
ê ú
°ë û
1
90T C= °
2
10T C= °( ) ( )1 1 1 2 2 2 eq eq
m c T T m c T T× × - = × × -
( ) ( )100 0,5 90 300 1 10
eq eq
cal cal
g C T g T C
g C g C
é ù é ù
× × ° - = × × - °
ê ú ê ú
° °ë û ë û
100g0,5
cal
g
× ( )90 300
eq
C T g
C
é ù
× ° - =ê ú
°ê úë û
1
cal
g
× ( )10
eq
T C
C
é ù
× - °ê ú
°ê úë û

8. ( ) ( )50 90 300 10
eq eq
cal cal
C T T C
C C
é ù é ù
× ° - = × - °
ê ú ê ú
° °ë û ë û
[ ] [ ]4500 50 300 3000
eq eq
cal cal
cal T T cal
C C
é ù é ù
- × = × -
ê ú ê ú
° °ë û ë û
[ ] [ ]4500 3000 300 50
eq eq
cal cal
cal cal T T
C C
é ù é ù
+ = × + ×
ê ú ê ú
° °ë û ë û
[ ]7500 350
eq
cal
cal T
C
é ù
= ×
ê ú
°ë û
[ ]7500
350
eq
cal
T
cal
C
=
é ù
ê ú
°ë û
21,42
eq
C T° =

9. Hay tres formas distintas en que el calor se puede propagar, las
cuales son:
•Conducción: Conducción: Esta forma de propagación del calor, ocurre con
sustancia sólidas. Consiste en una transferencia de energía de
vibración entre las moléculas que constituyen el sistema.


Al calentar la barra, el calor se transmite hasta el otro extremo, partícula a
partícula. La vibración de una partícula transmite energía cinética a sus vecinas. De
esta manera, el calor se propaga por la barra metálica.
Propagación del CalorPropagación del Calor

10. Radiación: Radiación: La energía calórica se puede transportar de un cuerpo a
otro sin que haya contacto físico entre ellos. Todos los cuerpos
emiten energía por radiación; la cantidad que irradian depende de la
diferencia de temperatura entre el cuerpo y el ambiente.
Corresponde a la transferencia de calor en forma de ondas
electromagnéticas. Cuando la energía térmica se propaga por
radiación, incluso puede hacerlo a través del vacío a una velocidad
de
300.000
km
s
é ù
ë û

11. Convección: Convección: Al calentar un recipiente que contiene agua, el calor
se propaga rápidamente por toda la masa del líquido; esto es
debido a que, cuando el agua del fondo se calienta, disminuye su
densidad y sube a la superficie, desplazando a las partículas de
las zonas más frías, que bajan. Se establecen corrientes de
convección.
La convección es la forma de transmisión de calor tanto en líquidos
como en gases.

12. Los cambios de fase ocurren al suministrar o extraer una cierta
cantidad de calor a una muestra de sustancia que se encuentra a
una cierta temperatura conocida como punto crítico.

Hay dos tipos de calor presente en los cambios de fase:
Calor Latente de Fusión: Calor Latente de Fusión: Es la cantidad de calor que requiere
cierta sustancia por unidad de masa, necesaria para fundirse
cuando se encuentra a la temperatura de fusión. En otras
palabras:
De aquí, el calor absorbido por un cuerpo de masa m para
fundirse, está dado por la expresión:
Cambios de FaseCambios de Fase
f
Q
L
m
=
f
Q L m= ×

13. Calor Latente de Vaporización: Calor Latente de Vaporización: Es la cantidad de calor que
requiere cierta sustancia por unidad de masa, necesaria para
evaporarse cuando se encuentra a la temperatura de ebullición. En
otras palabras:
De aquí, el calor absorbido por un cuerpo de masa m para
fundirse, está dado por la expresión:
La sustancia que más estudiaremos es el agua, y los valores de
calor de vaporización y fusión son:
v
Q
L
m
=
v
Q L m= ×
539
v
cal
L
g
é ù
=
ê ú
ë û
79,7
f
cal
L
g
é ù
=
ê ú
ë û