Calculando la Cantidad de Calor Transferido

Published On Dec-12-2017

Transcripción.

Por medio de experimentos se ha podido demostrar que la transferencia de calor Q de un cuerpo a otro depende únicamente de tres factores: la diferencia de temperatura ΔT, la masa m del sistema y la capacidad calorífica c del material (Figura 14.9).

Figura 14.9: Fórmula de la Transferencia de Calor

La capacidad calorífica de un material se refiere a la cantidad de energía en Joules que es necesario aplicar a un kilogramo dicho material, para aumentar su temperatura un grado Celsius o un Kelvin. Para la fórmula anterior, podemos utilizar cualquiera de las dos escalas de medición de temperatura, siempre y cuando se utilice la misma para la capacidad calorífica y la diferencia de temperatura.

En la siguiente tabla, observamos las capacidades caloríficas de algunos materiales comunes (Tabla 14.1). Cuanto más bajo sea el valor, menos energía se necesita para calentar el material. Por consiguiente, mejor conductor térmico es.

Tabla 14.1: Capacidades caloríficas de materiales comunes

Consideremos el siguiente ejemplo, para afianzar nuestra comprensión del tema. Una estufa se utiliza para calentar 500 mililitros de agua dentro de una olla de aluminio de 0.400 kilogramos, de 20.0°C a 80.0°C (Figura 14.10). ¿Cuánta energía es necesario aplicar para calentar el agua?

Figura 14.10: Representación gráfica del problema

En primer lugar, debemos recordar que la olla de aluminio y el agua tendrán siempre la misma temperatura, pues el calor de la estufa se transfiere a la olla y luego al agua. Por lo tanto, para calcular la energía total necesaria, debemos calcular la energía necesaria para calentar la olla y el agua.

Calculemos primero la energía necesaria para calentar la olla (Figura 14.11).

Figura 14.11: Solución del problema (1/3)

Para calcular la cantidad de energía necesaria para calentar el agua, debemos conocer su masa. Sabemos que el volumen del agua es 500 mililitros o centímetros cúbicos. También sabemos que su densidad es de un gramo por centímetro cúbico. Por lo tanto, su masa es de 500 gramos (Figura 14.12).

Figura 14.12: Cálculo de la masa del agua

Conociendo la masa del agua, podemos determinar la cantidad de energía necesaria para calentarla (Figura 14.13).

Figura 14.13: Solución del problema (2/3)

Finalmente, sumamos la energía necesaria para calentar la olla y el agua, para obtener la energía total.

Figura 14.14: Solución del problema (3/3)

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