Ejemplos de Conversiones En Termodínamica

Diferencia entre calor y temperatura: El calor es la energía que pasa de un cuerpo a otro, mientras que la temperatura es la medida de la energía cinética de cada molécula.
Equilibrio térmico: Es el momento en el cual dos o más cuerpos de diferentes temperaturas, alcanzan un equilibrio debido a la transferencia de energía calorífica de uno de ellos, hasta alcanzar una temperatura igual.

Escalas termométricas absolutas
Temperatura absoluta: Es la medida de la energía cinética media de cada molécula medida en grados Kelvin.
Celsius: Es la medida en grados de temperatura que toma como base el punto de fusión (0°C) y el punto de ebullición (100°C) del agua a 1 atmósfera.
Fahrenheit: Es la medida en grados de temperatura que propone (32°F) para el punto de fusión y (212°F) al punto de ebullición del agua a 1 atmósfera.
Kelvin: Toma como base la temperatura más baja que puede obtenerse (cero absoluto) y corresponde a - 273°C = 0°K y su escala es la Celsius.
Rankine: Toma como base la temperatura más baja que puede obtenerse en un cuerpo (cero absoluto), pero en este caso la escala será la misma que la de los grados Fahrenheit y corresponde a - 460°F = 0° R

EJEMPLO DE CONVERSIÓN:

Un paciente en un hospital ha alcanzado la temperatura corporal de 40° C, se desea conocer esa temperatura en grados Fahrenheit, Rankine y Kelvin.
Primero se determina la relación entre grados centígrados y las demás escalas.
°K=°C+ 273 = 40 + 273 = 313° K
°F= 9/5(°K -273) + 32 = 9/5(313 -273) + 32 = 104°F
°R = °F + 460 = 104 + 460= 564° R

Calor: Es la energía que pasa de un cuerpo a otro cuando se tiene diferente temperatura. El calor es causa y la temperatura es efecto. Sus unidades son:
Caloría: Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura 1°C de un gramo de agua.
Kilocaloría: Calor necesario para elevar la temperatura 1°C de un kilogramo de agua.
B.T.U: Cantidad de calor para elevar la temperatura 1°F de una libra de agua.
Joule: Conocido como el equivalente mecánico del calor y es igual a: 1 cal = 4.18 J
Capacidad térmica específica: Es la cantidad de calor que soporta o puede emitir un cuerpo.
Calor específico: Es el calor necesario que se aplicaa la unidad de masa para que aumente su temperatura 1°C.
Calor latente: Es el calor que debe suministrarse al kg de una sustancia a la temperatura de transformación, para cambiar su estado.
Q=cal   
m=kg
C_l = kcal/kg
C_l=Q/m

EJEMPLO DE PROBLEMA DE CALOR LATENTE:  

Calcular el calor latente de un cuerpo de masa 2.3 kg que produce una fuerza de 245 N en una distancia de 12 m.
Primero se determina el trabajo que se está realizando.

W=Fd=(245 N)(12 m)=2490 J

Una vez obtenido el trabajo en Joules, se transforman a calorías con la siguiente relación:

1 cal  —  4.81 J
x cal  —  2490 J

x cal=(1 cal)(2490 J)/4.81 J = 517.64 cal

Por último, el resultado del calor se sustituye en la ecuación del calor latente:

C_l= Q/m= 517.67 cal/2.3 kg=225.03 cal/kg

Calor de fusión: Es la cantidad de energía calorífica requerida para fundirla unidad de masa de una sustancia sólida. Esta misma cantidad de calor debe irradiarse al solidificarse dicha sustancia.
Calor de vaporización: Es la cantidad de energía requerida para separar las moléculas contenidas en una unidad de masa y cambiar a la sustancia de la fase líquida a la fase vapor.