Calor específico
Calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de sustancia un grado centígrado.
Ejemplos de calores específicos:
Agua líquida: Ce = 1 kcal / (kg·ºC).
Pescado fresco: Ce = 0,80 kcal / (kg·ºC).
Pescado congelado: Ce = 0,42 kcal / (kg·ºC).
El calor añadido entre los puntos 1 y 2 es calor sensible (medible), y existe un incremento detectable de la temperatura. Obsérvese que sólo se necesita 0,5 Kcal de calor para hacer que 1 Kg de hielo se incremente 1º C.
Cuando se alcanza el punto 2, decimos que el hielo está saturado de calor. Esto quiere decir que si se añade más calor, dicho calor será latente y fundirá el hielo sin incrementar la temperatura. La adicción de 80 Kcal de calor transforma 1 Kg de hielo
en 1 Kg de agua.
Cuando se alcanza el punto 3, la sustancia es ahora agua y decimos que se trata de un líquido saturado. El añadir más calor origina un aumento de la temperatura (calor sensible), y si se extrae calor parte del agua volverá a transformarse en hielo.
El calor añadido entre los puntos 3 y 4 es calor medible; cuando se alcanza el punto 4, se habrán añadido 100 Kcal de calor: 1Kcal/Kg/ºC de cambio de temperatura.
El punto 4 representa otro punto de saturación. El agua está saturada de calor. El calor añadido es calor latente, que hace que el agua ebulla y comience a transformarse en vapor. El añadir 540 Kcal hace que 1 Kg de líquido entre en ebullición hasta alcanzar
el punto 5 y transformarse totalmente en vapor.
El punto 5 representa un nuevo punto de saturación. El agua está ahora en estado vapor. El calor extraído sería calor latente, que haría que parte del vapor volviera a transformarse en líquido. Todo calor añadido en el punto 5 será calor sensible, dando
lugar a un aumento de la temperatura del vapor (vapor sobrecalentado). Observar que solo se necesitan 0,5 Kcal de calor para hacer que 1 Kg de vapor se incremente 1º C su temperatura.
Relación del calor con los cambios en la materia
Se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estado de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados más estudiados y comunes en la tierra son el sólido, el líquido y el gaseoso; no obstante, el
estado de agregación más común en nuestro universo es el plasma, material del que están compuestas las estrellas.
La fusión es el cambio de estado de sólido a líquido.
La solidificación o congelación es el cambio inverso, de líquido a sólido.
La vaporización es el cambio de estado de líquido a gas.
La licuación o condensación es el cambio inverso, de gas a líquido.
La sublimación es el cambio de estado de sólido a gas.
El cambio inverso recibe el nombre de sublimación regresiva o cristalización.
La ionización es el cambio de estado de un gas a plasma.
En caso contrario, se le llama desionización.
Como sólido, la materia tiene un volumen y forma determinada y, generalmente, no puede fluir. Cuando el estado sólido es calentado, su temperatura aumenta hasta llegar a una temperatura en que se convierte en líquido, esto se denomina fusión.
Como líquido, una sustancia tiene un volumen determinado, pero su forma mantiene la forma del envase que lo contiene.
Cuando el estado líquido de la materia es calentado, su temperatura aumenta hasta llegar a una temperatura en que se convierte en gas, esto se llama evaporación.
Como gas, una sustancia no tiene un volumen o forma determinada. El gas se expande para llenar la forma y el volumen del envase que lo contiene.
Hay que diferenciar entre evaporación y ebullición, la evaporación es un proceso por
el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido
energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este
proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada
es aquélla. Y no es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición.
El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado
líquido a gaseoso. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es
la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio
que rodea al líquido. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto
del líquido.
La sublimación o volatilización es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se puede llamar de la misma forma al proceso inverso; es decir, el paso directo del estado gaseoso al
estado sólido, pero es más apropiado referirse a esa transición como sublimación inversa o cristalización; ocurre en las geoditas. Un ejemplo clásico de sustancia capa de sublimarse es el hielo seco.
Estados de los fluidos: vapor saturado y sobrecalentado
Vapor saturado: Vapor a la temperatura de cambio de estado líquido-vapor.
Vapor recalentado: Vapor a una temperatura mayor a la del cambio de estado
líquido-vapor.
Líquido saturado: Líquido a la temperatura del cambio de estado líquido-vapor.
Líquido subenfriado: Líquido a una temperatura inferior a la de cambio de estado líquido vapor.
Mecanismos de transmisión de calor
Por Conducción; es la transferencia de energía de una molécula a otra, a medida que una molécula se mueve más rápido hace que otras hagan lo mismo. La transmisión de calor se produce siempre que exista una diferencia de temperatura dentro de un
mismo cuerpo, o de un cuerpo a otro que estén en contacto.
Por Radiación; los rayos caloríficos se propagan en línea recta por el espacio, al llegar a un cuerpo frío son absorbidos, la parte que no es absorbida se refleja de la misma forma que un rayo luminoso en un espejo.
Por convección; es una forma de transmisión característica de los líquidos y de los gases. El fluido entra en movimiento por diferencia de densidad, las partículas calientes son más ligeras y sirven de vehículo del calor.