f_t_septima_edicion

358 Capítulo 17 Cantidad de calor
Calcularemos el calor ganado por el agua y el aluminio por separado.
0 ilgua = me At = (150 g)(l cal/g ■°C)(22°C - 18°C)
= (150 g)[l cal/(g- °C)](4 C°) = 600 cal
QA] = me \ t = (60 g)[0.22 cal/(g • °C)](22°C - 18°C)
= (60 g)(0.22 cal/g • °C)(4°C) = 52.8 cal
Ahora, el calor total ganado es la suma de estos valores.
Calor ganado = 600 cal + 52.8 cal = 652.8 cal
Esta cantidad debe ser igual que el calor perdido por el hierro:
Calor perdido = QFe = mcFe At = (80 g)cFe(95°C — 22°C)
Al establecer que el calor perdido es igual que el calor ganado nos queda
Despejando cFe, obtenemos
(80 g)cFe(73°C) = 652.8 cal
652.8 cal
cFe = ------------------= 0.11 ca /(g • °C)
Fe (80 g)(73 C) '
En este experimento el calor ganado por el termómetro no se considera por ser insignificante.
En un experimento real, la porción del termómetro que queda dentro del calorímetro
absorbería aproximadamente la misma cantidad de calor que 0.5 g de agua. Esta cantidad,
llamada el equivalente del agua del termómetro, debe sumarse a la masa de agua en un experimento
de precisión.
Cambio de fase
Cuando una sustancia absorbe una cierta cantidad de calor, la rapidez de sus moléculas aumenta
y su temperatura se eleva. Dependiendo del calor específico de la sustancia, la elevación
de temperatura es directamente proporcional a la cantidad de calor suministrado e
inversamente proporcional a la masa de la sustancia. Sin embargo, cuando un sólido se funde
o cuando un líquido hierve ocurre algo curioso. En estos casos, la temperatura permanece
constante hasta que todo el sólido se funde o hasta que todo el líquido hierve.
Para comprender lo que le sucede a la energía aplicada, consideremos un modelo simple,
como el que se ilustra en la Fig. 17.6. En las condiciones apropiadas de temperatura y presión,
todas las sustancias pueden existir en tres fases, sólida, líquida o gaseosa. En la fase sólida, las
moléculas se mantienen unidas en una estructura cristalina rígida, de tal modo que la sustancia
tiene una forma y volumen definidos. A medida que se suministra calor, las energías de las
Sólido
Líquido
Q- G a s
o r *
Q = mLf
-
QQ q Q®Q>Qq
° Q ®0 o
Q = mLv
. Q \ O -* -
í ^y
Figura 17.6 Un modelo simplificado muestra las separaciones moleculares relativas en las fases sólida,
líquida y gaseosa. Durante un cambio de fase, la temperatura permanece constante.