Calor y Fluidos Comic
Text z Príbehu
- Hola, oye, estoy viendo que en Monterrey estamos a 0°C, pero mi hielo no se derrite a agua. ¿Tú sabes cuánto calor se necesita para convertir un cubo de hielo en agua?
- Esa es una buena pregunta, de hecho, para conocer la respuesta necesitas saber qué son el calor específico y el calor latente de una sustancia.
- ¿No son lo mismo?
- Para nada, el calor específico es la cantidad de calor que tienes que añadir a una unidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad, por lo general se mide en calorías sobre gramo por Celsius, por ejemplo, en el caso del agua es de 1cal/g°C.
- Ya veo, ¿pero y el calor latente?
- Pues el calor latente es el calor necesario para que una sustancia cambie de fase o de estado de agregación, y cada sustancia tiene un calor latente de fusión para el cambio de sólido a líquido y un calor latente de vaporización, para cambiar de líquido a gas. Éste suele medirse en calorías sobre gramo o kilojulios sobre kilogramos.
- También necesitas conocer la temperatura final que quieres que tenga el vapor de agua. No paremos en agua de 0°C vamos a decir que llega a ser vapor de agua de 125°C.
- Pues primero es necesario calcular la temperatura inicial del hielo, para explicarlo mejor, supongamos que se trata de hielo a -15°C.
- Ok, y una vez conociendo estos datos ¿Cuál es el paso siguiente?
- Entonces, ¿Cómo se calcula el calor total?
- Para calcular el calor que necesitas para llevar ese hielo a -15°C a 0°C que es el punto de fusión del agua necesitas multiplicar la masa del hielo, que supongamos sea de 100 g por el calor específico del hielo, el cual es diferente al del agua; tratándose de 0.5 cal/g°C. Finalmente multiplicas tu producto por la diferencia de temperaturas, en este caso 15 °C.
- Muy bien, esto da un total de 750 calorías.
- Ahora, una vez alcanzado el punto de fusión el calor que apliques no aumentará la temperatura del hielo solamente hará que pase a un estado líquido, por lo que aquí entra el calor latente. Para calcular las calorías necesarias para realizar el cambio de estado basta con multiplicar la masa de 100 g con el calor latente de fusión del agua que es aproximadamente 79.7 cal/g.
- Correcto. Después lo que debes hacer es multiplicar nuevamente tu masa por el calor específico, esta vez del agua y la diferencia de temperatura en este caso serán 100°C, ya que buscas llevar tu agua que en este momento se encuentra a 0°C hasta el punto de ebullición.
- Entonces al multiplicar los 100 g de agua por el calor específico que es 1 cal/g°C por los 100 °C obtengo 10,000 calorías.
- Son 7,970 calorías.
- Así es, y llegados a este punto volvemos a utilizar la fórmula de calor latente pero esta vez para una vaporización. El calor latente de vaporización del agua es de 539.4 cal/g.
- El producto de multiplicar masa por calor de vaporización da un total de 53,940 calorías.
- Sí, y por último hay que calcular el calor necesario para elevar ese vapor de agua de los 100°C a 125°C. La fórmula es la misma que hemos usado con los otros calores específicos, pero esta vez el calor específico del vapor de agua es de 0.48 cal/g°C.
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