Transferència de Calor (Català)

Què és la calor?

Quan dos o més cossos de temperatures diferents es posen en contacte entre si , la calor es transfereix de el cos amb més temperatura a aquell amb menor temperatura.

Només hi ha calor si hi ha diferència de temperatura i continuarà fins que les temperatures s’igualen, és a dir, fins que arribin al equilibri tèrmic.

Tipus de calor

Dues coses poden succeir quan un objecte absorbeix calor: o augmenta la temperatura (calor sensible), o canvia l’estat físic (calor latent)

calor sensible és la calor que fa que la temperatura d’un objecte variï sense canviar el seu estat físic. Un exemple seria escalfar un aigua de \ (20 ^ {\ circ} \ mathrm {C} \) a \ (79 ^ {\ circ} \ mathrm {C} \).

Calor latent és la calor que fa que l’estat físic de l’objecte s’alteri, però sense que la temperatura variï. Un exemple és la calor necessària per fondre una galleda de gel. Des del principi fins al final d’aquest procés, l’aigua estarà a \ (0 ^ {\ circ} \ mathrm {C} \), ja que aquesta és la seva temperatura de fusió.

La unitat en el \ (S. I \) de quantitat de calor és el joules \ ((J) \), però hi ha una altra unitat molt comú per la calor que és la caloria \ ((calç) \):

\ (1 \ mathrm {calç} = 4,1868 J \)

Però, com podem calcular aquestes transferències de calor? Això és el que anem a descobrir ara!

Com calcular la calor sensible?

La calor sensible cedit o absorbit per un cos ve donat per:

\ (Q = m \ cdot c \ cdot \ Delta T \)

On:

\ (Q \) és la quantitat de calor cedida o rebuda, en joules o calories ;

\ (m \) és la massa de el cos;

\ (c \) és la calor específica de el cos (propietat de l’material). Generalment la seva unitat és \ (cal / g. K \) o \ (J / K g. K \).

\ (\ Delta T = T_ {f} -T_ {i} \) és la diferència entre les temperatures final i inicial.

Nota: la unitat de temperatura en el SI és Kelvin, però en la nostra equació el que s’expressa és la variació de temperatura. El que passa és que la variació de temperatura en Celsius és igual a la variació de temperatura en Kelvin! Així que si l’exercici et dóna temperatures inicial i final en Celsius, no necessites convertir per Kelvin si vas a fer la variació! Uff! Un treball menys!

Pel signe de \ (\ Delta T \), podem saber si aquesta calor està sent cedit o absorbit.

Sí \ (\ Delta T > 0 \), llavors \ (Q \) és positiu i el cos està rebent calor, ja que la seva temperatura va en augment.

Sí \ (\ Delta T < 0 \), llavors \ (Q \) és negatiu i el cos està perdent calor, ja que la seva temperatura va disminuint.

la calor latent ve donat per la fórmula:

\ (Q = m L \)

On :

\ (Q \) és la quantitat de calor cedida o rebuda;

\ (m \) és la massa de el cos;

\ (L \) és la calor latent de canvi d’estat físic.

No té gaire misteri, és només això.

Però com sé si la calor està sent cedit o rebut?

Recordeu, per exemple, que el gel necessita calor per convertir-se en aigua líquida i l’aigua, al seu torn, també necessita rebre calor per convertir-se en vapor.

De manera contrària, el vapor ha de cedir calor per convertir-se en aigua i l’aigua té també de cedir calor per convertir-se en gel.

la capacitat tèrmica es defineix com el producte entre la massa d’un material i la calor específica d’aquest material.

\ (c = m \ cdot c \)

És a dir:

\ (Q = C \ cdot \ Delta T \)

Hi ha la possibilitat que el problema treballi amb el terme calor específica molar, que és la calor específica que ja coneixem com a unitat de massa molar. Així que la fórmula que farem servir serà

\ (Q = n. \ Bar {c} . \ Delta T \)

On \ (n \) és el nombre de mols i \ (\ bar {c} \) és la calor específica molar.

Nota: el mol és una unitat que representa \ (6,02.10 ^ {23} \) i es pot calcular de la següent manera:

\ (n = \ frac {m} {m} \)

On \ (m \) és la massa de la substància i \ (m \) és la massa molar d’aquesta substància.

Intercanvi de calor amb sistemes

Alguns exercicis poden arribar i parlar sobre que el cos està intercanviant calor amb un sistema o amb el seu entorn.

Que? Sistema? Entorn?

Doncs bé …

Sistema: és allò que volem analitzar. Per exemple: un got d’aigua amb gel.

Entorn: és el que actua en el sistema i el modifica. Exemple: el mateix got amb aigua i gel es col·loca sobre una flama. La flama actua en el sistema i el modifica.

Reservori tèrmic: un cos de grans dimensions que no pateix canvis de temperatura rellevants, però funciona com un donant o receptor de calor. Exemple: un llac. Si s’aboca aigua bullint al llac, el llac, com un tot, no altera la seva temperatura mitjana, però rep la calor de l’aigua bullint, fent que disminueixi de temperatura.

termòmetres

el mecanisme de funcionament dels termòmetres està totalment basat en l’equilibri tèrmic, el termòmetre es posa en contacte amb un objecte i a l’entrar en equilibri tèrmic amb l’objecte, podem garantir que tots dos tenen la mateixa temperatura.

Llei zero de la termodinàmica

La Llei Zero enuncia el següent:

Suposem que dos cossos \ (a \) i \ (B \) estan en equilibri tèrmic (perfecte, llavors tenen la mateixa temperatura).

i suposem també que els cossos \ (a \) i \ (C \) estan en equilibri tèrmic (bé, el mateix).

Llavors la Llei Zero diu que els cossos \ (B \) i \ (C \) necessàriament també estan en equilibri tèrmic.

Per tant, té sentit si \ (T_ {a} = T_ {B} \) i \ (T_ {A} = T_ {C} \), llavors \ (T_ {B} = T_ {C} \)

Conservació de l’energia

Sabem que la calor és una forma d’energia i que l’energia pot conservar-se.

Llavors, en un sistema aïllat, tot el que un cos perd, l’altre el guanya, de manera que la suma de calors cedits i absorbits sigui zero:

\ (\ Sigma Q = 0 \)

a la pràctica, suma tot i iguala a zero.

en aquest cas, en \ (\ Delta T \) de la calor es nsible, hem de tenir en compte el senyal. \ (Q < 0 \) per a qui es refreda i \ (Q > 0 \) per a qui s’escalfa.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *