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Resumen 577
net sAe 1T 4 T 0 4 2 (20.20)
Cuando un objeto está en equilibrio con sus alrededores, radia y absorbe energía a la
misma proporción y su temperatura permanece constante. Cuando un objeto está más
caliente que sus alrededores, radia más energía de la que absorbe y su temperatura disminuye.
La botella Dewar
La botella Dewar 7 es un recipiente diseñado para minimizar las transferencias de energía
por conducción, convección y radiación. Tal recipiente se usa para almacenar líquidos
fríos o calientes durante largos periodos de tiempo. (Una botella aislada, como un termo,
es un equivalente casero común de una botella Dewar.) La construcción estándar (figura
20.16) consiste de un vaso de vidrio Pyrex de doble pared con paredes plateadas. El espacio
entre las paredes se vacía para minimizar transferencia de energía por conducción y
convección. Las superficies plateadas minimizan la transferencia de energía por radiación,
porque la plata es un muy buen reflector y tiene muy baja emisividad. Una reducción
nueva en pérdida de energía se obtiene al reducir el tamaño del cuello. Las botellas Dewar
se usan comúnmente para almacenar nitrógeno líquido (punto de ebullición: 77 K) y
oxígeno líquido (punto de ebullición: 90 K).
Para confinar helio líquido (punto de ebullición: 4.2 K), que tiene un calor de vaporización
muy bajo, con frecuencia es necesario usar un doble sistema Dewar en el que la
botella Dewar, que contiene el líquido, se rodee con una segunda botella Dewar. El espacio
entre las dos botellas se llena con nitrógeno líquido.
Diseños más nuevos de contenedores usan “superaislamiento”, que consiste de muchas
capas de material reflector separadas por fibra de vidrio. Todo este material está en un
vacío y no se necesita nitrógeno líquido en este diseño.
Vacío
Superficies
plateadas
Líquido
caliente
o frío
Figura 20.16 Vista transversal de
una botella Dewar, que se usa para
almacenar sustancias calientes o
frías.
7 Inventada por Sir James Dewar (1842–1923).
Resumen
DEFINICIONES
La energía interna es toda la energía
de un sistema que se asocia con los
componentes microscópicos del sistema.
La energía interna incluye energía
cinética de traslación aleatoria, rotación y
vibración de moléculas, energía potencial
vibratoria dentro de las moléculas y
energía potencial entre moléculas.
El calor es la transferencia de energía
a través de la frontera de un sistema, que
resulta de una diferencia de temperatura
entre el sistema y sus alrededores. El
símbolo Q representa la cantidad de
energía transferida por este proceso.
Una caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la
temperatura de 1 g de agua de 14.5°C a 15.5°C.
La capacidad térmica C de cualquier muestra es la cantidad de
energía necesaria para elevar la temperatura de la muestra en 1°C.
El calor específico c de una sustancia es la capacidad térmica por
unidad de masa:
Q
c
(20.3)
m ¢T
El calor latente de una sustancia se define como la relación de
la energía necesaria para causar un cambio de fase a la masa de la
sustancia:
Q
L
(20.6)
m
(continúa)