Calor específico y calor latente de fusión y vaporización | Física | Khan Academy en Español

Summary

El guion explora conceptos de calor específico, calor de fusión y vaporización, demostrando cómo calcular la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de un líquido o transformar un estado a otro. Se utiliza el agua como ejemplo, explicando su alta capacidad calorífica y el proceso de calentarla, llevarla a ebullición y finalmente convertirla en vapor. Se discuten casos de equilibrio térmico entre el cobre y el agua, y se calcula la energía requerida para cambiar el estado de hielo a vapor a 160°C, destacando la importancia de factores como la masa y los cambios de fase en el proceso.

Takeaways

• 🔍 El calor específico es una medida de la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de un material y depende del tipo de material.
• ⏱ El calor de fusión y vaporización son conceptos importantes en el cambio de estado de la materia y se miden en calor latente.
• 💧 El calor específico del agua es de 4.186 julios por kilogramo grado Celsius, lo que indica que el agua requiere una gran cantidad de energía para aumentar su temperatura.
• 📈 Para calcular la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de un líquido, se utiliza la fórmula: masa × calor específico × cambio de temperatura.
• 🔥 El calor necesario para llevar el agua de 20 a 50 grados Celsius es de 251,160 julios, lo que muestra la alta demanda de energía del agua para su calentamiento.
• 🌡 En el equilibrio térmico, la cantidad de calor perdido por un objeto se iguala a la cantidad de calor ganado por otro, manteniendo la conservación de la energía.
• 📚 El calor de vaporización del agua es de 2,260,000 julios por kilogramo, lo que indica la gran cantidad de energía requerida para transformar agua en vapor.
• 🧊 El calor específico varía en diferentes estados de la materia; por ejemplo, el hielo, el agua y el vapor tienen calor específico distinto.
• 🔄 El proceso de calentamiento y cambio de estado implica etapas donde se debe 'pausar' para considerar el cambio de fase y calcular el calor latente correspondiente.
• ⛄️ Para transformar hielo a vapor de agua a 160 grados Celsius, se requiere un cálculo detallado que incluye el calor necesario para derretir el hielo, calentar el agua, vaporizarla y finalmente elevar la temperatura del vapor.
• 📉 El ejemplo del hielo muestra que, a pesar de la gran cantidad de calor agregado, la temperatura del agua solo aumenta ligeramente antes de su cambio de estado a vapor debido a su alto calor específico.

Q & A

¿Qué es el calor específico y cómo se relaciona con el aumento de temperatura de un líquido?

El calor específico es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un kilogramo de un material en un grado Celsius. Es una medida de cuánto calor es necesario para subir la temperatura de un líquido y depende del material en particular.

Si queremos aumentar la temperatura de un líquido, ¿cuál es la fórmula para calcular la cantidad de calor que debemos agregar?

La fórmula para calcular la cantidad de calor que debemos agregar es Q = mcΔT, donde Q es la cantidad de calor, m es la masa del líquido, c es el calor específico y ΔT es la diferencia de temperatura (temperatura final - temperatura inicial).

¿Por qué el agua requiere una gran cantidad de energía para aumentar su temperatura?

El agua tiene un calor específico alto, lo que significa que requiere 4.186 julios para calentar un kilogramo de agua en un grado Celsius. Esto indica que el agua puede almacenar mucha energía térmica sin un aumento significativo en su temperatura.

Si tenemos un contenedor con agua a 20 grados Celsius y queremos subir su temperatura a 50 grados, ¿cuánta energía calorífica necesitamos agregar?

Para subir la temperatura de 2 kilogramos de agua de 20 a 50 grados Celsius, necesitaríamos 251,160 julios, calculado usando la fórmula Q = mcΔT, considerando el calor específico del agua y la masa de agua en el contenedor.

¿Cómo se determina la temperatura de equilibrio entre un pedazo de cobre caliente y el agua fría en un contenedor?

La temperatura de equilibrio se determina por el intercambio de calor entre el cobre y el agua hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. Se asume que la cantidad de calor perdida por el cobre es igual a la cantidad de calor ganada por el agua, y se resuelve una ecuación para encontrar esta temperatura final.

Si tenemos un pedazo de cobre de 0.5 kilogramos a 90 grados Celsius sumergido en agua a 20 grados Celsius, ¿cuál es el calor específico del cobre y cómo usamos esto para encontrar la temperatura de equilibrio?

El calor específico del cobre es de 387 julios por kilogramo grado Celsius. Usamos este valor junto con la masa del cobre y su cambio de temperatura para calcular la cantidad de calor intercambiado y encontrar la temperatura final de equilibrio entre el cobre y el agua.

¿Cuánto calor necesitamos para llevar un sistema de agua de 2 kilogramos de 20 grados Celsius a su punto de ebullición?

Para llevar 2 kilogramos de agua de 20 grados Celsius a 100 grados Celsius, necesitamos aproximadamente 669,176 julios, calculados usando la fórmula Q = mcΔT y considerando el calor específico del agua.

Una vez que el agua ha alcanzado 100 grados Celsius, ¿por qué no hierve inmediatamente y qué más necesitamos hacer para que hierva?

Aunque el agua alcance 100 grados Celsius, no hierve inmediatamente porque necesitamos seguir agregando calor para que se produzca la evaporación. Este calor adicional es conocido como calor de vaporización.

Si queremos transformar 2 kilogramos de agua a vapor, ¿cuánto calor adicional necesitamos después de haberla llevado a su punto de ebullición?

Para transformar 2 kilogramos de agua a vapor después de haberla llevado a su punto de ebullición a 100 grados Celsius, necesitamos aproximadamente 4,520,000 julios, usando el calor latente de vaporización del agua.

Si iniciamos con un bloque de hielo de 3 kilogramos a -40 grados Celsius y queremos transformarlo en vapor de agua a 160 grados Celsius, ¿cuánto calor total necesitamos agregar?

Para transformar un bloque de hielo de 3 kilogramos a -40 grados Celsius en vapor de agua a 160 grados Celsius, necesitaríamos un total de 5,189,760 julios, considerando los cambios de fase y los calor específicos y latentes correspondientes.

Outlines

00:00

🔥 Calor específico y calor de fusión y vaporización

El primer párrafo discute el concepto de calor específico y cómo se calcula el calor necesario para aumentar la temperatura de un líquido. Se utiliza el ejemplo de agua a 20°C y se muestra cómo se determina la cantidad de calor para subir su temperatura a 50°C. Se menciona que el calor específico del agua es de 4.186 julios por kilogramo grado Celsius, lo que indica que el agua requiere una gran cantidad de energía para subir su temperatura. Además, se presenta un escenario más complejo donde se calienta un pedazo de cobre en el agua y se busca el equilibrio de temperatura entre ambos.

05:02

🔄 Equilibrio térmico y transferencia de calor

El segundo párrafo se enfoca en el equilibrio térmico y cómo se calcula la temperatura final de equilibrio entre el cobre y el agua. Se establece que la cantidad de calor perdido por el cobre debe ser igual al calor ganado por el agua, considerando que el sistema está aislado y no hay pérdida de calor al ambiente. Se resuelve una ecuación que involucra las masas, los calor específicos y las temperaturas iniciales y finales para encontrar la temperatura final de equilibrio, que resulta ser de 21.58°C, demostrando la alta capacidad de almacenamiento de calor del agua.

10:03

💧 Calor para cambiar la fase: de líquido a vapor

El tercer párrafo explica el proceso de convertir agua a vapor, comenzando con la necesidad de aumentar la temperatura del agua a su punto de ebullición. Se calcula el calor necesario para llevar 2 kilogramos de agua a 100°C, que es 669.176 jules aproximadamente. Sin embargo, esto no es suficiente para que la agua hierva, ya que se debe seguir suministrando calor para lograr la vaporización. Se introduce el concepto de calor de vaporización, que es el calor latente necesario para cambiar la fase del agua a vapor, el cual es de 2.260.000 jules por kilogramo.

15:04

🧊 Calor para transformar hielo en vapor a alta temperatura

El cuarto párrafo presenta un escenario en el que se desea transformar un bloque de hielo a una temperatura inicial de -40°C en vapor de agua a 160°C. Se grafica la relación entre la temperatura y el calor agregado para visualizar el proceso. Se detalla el cálculo del calor necesario para cada etapa: derretir el hielo a 0°C, transformar el hielo a agua a 0°C, aumentar la temperatura del agua a 100°C y finalmente, vaporizar el agua y aumentar la temperatura del vapor a 160°C. Se resaltan los cambios de fase y los diferentes valores de calor específico y calor latente asociados a cada etapa.

20:05

🌡 Análisis detallado de la transformación del hielo a vapor

El último párrafo profundiza en el cálculo del calor requerido para transformar hielo en vapor a 160°C. Se describe el proceso paso a paso, incluyendo el cambio de fase del hielo a agua y luego del agua a vapor, y la necesidad de aumentar la temperatura del vapor adicionalmente. Se utilizan fórmulas para calcular el calor específico y calor latente en cada etapa, destacando la diferencia en los valores de calor latente para la fusión y vaporización. El resultado final es el cálculo total de calor necesario para la transformación completa, que es de 5.189.760 jules.

Keywords

💡Calor específico

El calor específico es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de un material en una unidad de temperatura. Es fundamental para entender cómo se transfere el calor y es central en el tema del video, donde se calcula la cantidad de energía requerida para calentar un líquido o cambiar su estado. Por ejemplo, se menciona que el calor específico del agua es de 4.186 julios por kilogramo grado Celsius, lo que indica la cantidad de energía necesaria para subir la temperatura de un kilogramo de agua en un grado Celsius.

💡Calor de fusión y vaporización

El calor de fusión y vaporización son cantidades de energía necesarias para cambiar la fase de un material sin alterar su temperatura. El calor de fusión es la energía requerida para transformar un sólido en líquido, mientras que el calor de vaporización lo es para pasar del estado líquido al gaseoso. En el video, se discute cómo calcular la cantidad de calor necesario para hacer hervir el agua o transformar el hielo en vapor, ejemplificando con la energía requerida para cambiar la fase del agua.

💡Contenedor

El contenedor en el video es un elemento de la demostración que simboliza un sistema cerrado donde se realiza el intercambio de calor. Se menciona un contenedor con agua que se calienta o un contenedor con un pedazo de cobre caliente, donde se estudia el equilibrio térmico entre el agua y el cobre, representando el escenario en el que se aplican los cálculos de calor específico y cambio de fase.

💡Masa

La masa es una propiedad fundamental en la termodinámica que se refiere a la cantidad de materia en un objeto. En el video, la masa del agua o del cobre es un factor clave para calcular la cantidad de calor necesario para un cambio de temperatura o fase, como se muestra en los ejemplos de calentar el agua o el cobre y en el cálculo del equilibrio térmico entre ambos.

💡Temperatura

La temperatura es un parámetro que indica el nivel de calor en un sistema y es esencial en el cálculo del calor específico y en los procesos de cambio de fase. En el video, se discuten varios escenarios donde la temperatura inicial y final son cruciales para determinar la cantidad de calor a agregar o liberar, como en el caso de calentar agua o transformar hielo en vapor.

💡Fuente de calor

Una fuente de calor es cualquier agente que proporciona energía térmica a un sistema. En el video, se sugiere que para aumentar la temperatura de un líquido en un contenedor, se incluiría una fuente de calor, aunque no se especifica la naturaleza de esta fuente, es un componente clave en el proceso de calentamiento.

💡Energía térmica

La energía térmica es la energía asociada con el movimiento de partículas dentro de un material. En el video, la energía térmica es el foco principal, ya que se analiza cómo se transfiere y se calcula para efectos como el calentamiento de un líquido o la transformación de hielo en vapor, como se ve en los cálculos detallados de calor específico y cambio de fase.

💡Equilibración térmica

La equilibración térmica ocurre cuando dos o más objetos en contacto alcanzan la misma temperatura. En el video, se discute cómo un pedazo de cobre caliente en un contenedor de agua eventualmente alcanza un equilibrio térmico, donde la temperatura del cobre disminuye y la del agua aumenta hasta un punto estable, ilustrando el intercambio de energía térmica.

💡Cálculo de calor

El cálculo de calor es el proceso de determinar la cantidad de energía térmica involucrada en un proceso físico. En el video, se presentan varios cálculos de calor para ilustrar cómo se llega a la temperatura deseada o a la transformación de fase, utilizando fórmulas como mCΔT (masa calor específico cambio de temperatura) y Q=mL (calor de cambio de fase).

💡Cambio de fase

El cambio de fase se refiere a la transformación de un material de un estado a otro (sólido, líquido o gaseoso). El video aborda el cambio de fase como un proceso que requiere una cantidad específica de calor, el calor latente, y se utiliza en los ejemplos de hacer hervir agua, transformar hielo en vapor y elevar la temperatura del vapor a 160 grados Celsius.

Highlights

El calor específico es fundamental para calcular la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de un líquido.

El calor de fusión y vaporización es diferente al calor específico y es necesario para cambios de fase.

La fórmula para calcular el calor necesario para un cambio de temperatura es m × c × ΔT, donde m es la masa, c el calor específico y ΔT la diferencia de temperatura.

El calor específico del agua es de 4.186 joules por kilogramo grado Celsius, lo que indica la cantidad de energía requerida para calentar un kilogramo de agua en un grado Celsius.

Para calentar 2 kilogramos de agua de 20°C a 50°C, se necesitarían 251,160 joules de energía.

El uso de metal caliente, como cobre, en un contenedor de agua puede ayudar a calcular la temperatura de equilibrio entre el metal y el agua.

El calor específico del cobre es de 387 joules por kilogramo grado Celsius, lo que afecta la cantidad de calor transferido entre el cobre y el agua.

La temperatura de equilibrio entre el cobre y el agua se determina usando la conservación de la energía, resultando en una temperatura final de 21.58°C.

El calor específico del agua es tan alto que solo un aumento de temperatura de casi 2°C se logra al sumar calor a 2 kg de agua a 20°C.

El calor de vaporización del agua es de 2,260,000 joules por kilogramo, lo que indica la cantidad de energía necesaria para transformar agua en vapor.

Para transformar 2 kg de agua a vapor, se necesitan 4,520,000 joules adicionales después de alcanzar la temperatura de ebullición.

El proceso de calentar hielo y transformarlo en vapor a 160°C involucra múltiples etapas y cambios de fase, cada uno con su propio calor específico o calor latente.

El calor necesario para derretir hielo y llevarlo a 0°C es de 2,501,800 joules para 3 kg de hielo a -40°C.

El calor de fusión del hielo es de 333,000 joules por kilogramo, necesario para la transformación de hielo en agua a 0°C.

Para llevar agua de 0°C a 100°C se necesitan 1,255,800 joules, utilizando el calor específico del agua.

Transformar agua en vapor requiere 6,780,000 joules utilizando el calor latente de vaporización del agua.

El calor específico del vapor es de 2010 joules por kilogramo grado Celsius, utilizado para elevar la temperatura del vapor de 100°C a 160°C.

El total de calor requerido para transformar hielo a -40°C en vapor de agua a 160°C es de 10,889,600 joules para 3 kg de hielo.

Transcripts

vamos a hablar de calor específico y el

calor de la fusión y vaporización

digamos que tenemos un contenedor con

algún líquido y queremos aumentar la

temperatura probablemente vamos a tener

que incluir una fuente de calor pero

cuánto calor debemos agregar hay una

fórmula para esto para calcular cuánto

calor debemos agregar dependerá de

varias cosas por ejemplo una de ellas

cuál es la cantidad en la que queremos

aumentar la temperatura mientras más

querramos aumentar la temperatura

tendremos que agregar más calor también

va a depender de qué tanto material

tenemos en otras palabras la masa de

este líquido de acá

mientras más tengamos más calor

tendremos que agregar para aumentar la

temperatura que queremos y también

depende de una cosa más

el calor específico de este material en

particular diferentes materiales

requerirán de diferente cantidad de

calor para aumentar su temperatura y si

un material tiene un calor específico

alto va a requerir más jules de calor

para aumentar su temperatura así que

un poco más específicos

digamos que el líquido es agua y está a

una temperatura de 20 grados celsius y

digamos que este es un contenedor grande

que contiene dos kilogramos de agua

el calor específico lo podemos encontrar

en ciertas tablas oa veces no nos dan

comodato en el caso del agua el calor

específico es de 4.186 jules por

kilogramo grados celsius y estas

unidades nos dan una idea de lo que

significa el calor específico nos dice

que el agua requiere de 4.186 jules para

calentar un kilogramo un grado celsius y

aquí nos damos cuenta de que va a

requerir de mucha energía para calentar

esta agua pues el agua tiene un calor

específico muy alto puede almacenar

mucha energía del calor sin elevar mucho

su temperatura y digamos que la pregunta

es cómo aumentar esa temperatura a 50

grados celsius cuánta energía del calor

tenemos que agregar para lograr este

incremento en la temperatura

pues la cantidad de calor que vamos a

necesitar es igual a la masa que es de 2

kilogramos multiplicada por el calor

específico que es 4.186 jules por

kilogramo grados celsius multiplicado

por el cambio de la temperatura esto es

la diferencia de temperatura temperatura

final menos temperatura inicial la

temperatura final es de 50 grados

celsius que es a donde queremos llegar

- la temperatura inicial que es de 20

grados celsius y ahora vamos a calcular

la cantidad de calor lo que tenemos que

hacer es multiplicar todos estos

términos y nos va a dar 251 mil 160

jules que es muchísima energía

calorífica que es la necesaria para

incrementar la temperatura del agua 30

grados celsius por eso es que muchas

veces usamos el agua como disipador de

calor se puede poner mucho calor en el

agua sin que cambie demasiado su

temperatura

este ejemplo fue bastante simple vamos a

hacer otro un poquito más complejo

digamos que en lugar de calentar este

cubo con una llama por debajo voy a usar

un pedazo de metal caliente digamos que

tenemos un pedazo de cobre que tiene una

masa de 0.5 kilogramos y este cobre lo

dejamos acá en el agua lo calentamos y

lo dejamos caer en este contenedor y

queremos saber cuál va a ser la

temperatura de equilibrio que va a

alcanzar este pedazo de cobre cuál va a

ser el equilibrio de temperatura que va

a tener esto el cobre se va a enfriar el

agua se va a calentar y eventualmente

van a alcanzar el equilibrio a cierta

temperatura cuál va a ser esa

temperatura

pues vamos a necesitar varios datos ya

les he comentado la masa del cobre

necesitamos conocer su temperatura

inicial y comentamos que lo íbamos a

calentar mucho así que la temperatura

inicial del cobre es de 90 grados

celsius también necesitamos saber el

calor específico del cobre y resulta que

el calor específico del cobre es 387

jules por kilogramo grados celsius el

agua sigue teniendo las mismas

propiedades que vimos al inicio tiene

una masa de dos kilogramos el calor

específico siempre va a ser para el agua

4.186 jules por kilogramo grados celsius

y digamos que tiene una temperatura

inicial de 20 grados celsius y sabemos

que la temperatura de equilibrio la

temperatura que ambos materiales van a

alcanzar se va a encontrar entre los 20

y los 90 grados celsius y tenemos que

encontrar exactamente cuál va a ser el

rojo que vamos a usar es que si lo

pensamos el cobre

a perder calor y el agua va a ganar

calor pues van a tener que ser iguales

suponiendo que no tenemos calor que se

esté perdiendo en el ambiente así que

vamos a suponer que esto ocurre en un

calor y metro todo esto está aislado lo

que va a evitar que escape calor si no

escapa calor la temperatura que aumente

el agua va a ser la misma temperatura

que pierde el cubo de cobre básicamente

si sumamos el calor perdido por el cobre

más el calor absorbido o ganado por el

agua vamos a obtener cero ya que uno de

éstos va a ser negativo y el otro va a

ser positivo y tendrán el mismo valor

absoluto como encontramos esto pues

recuerden que tenemos una fórmula q es

igual a eme porsche por delta t y pueden

recordarlo imaginando que dice en cat ya

que tenemos esta se está delta pues

parece una am y tenemos la t q es igual

a m cat

vamos a usar la masa del cobre 0.5

kilogramos de cobre por su calor

específico que es de 387 jules

kilogramos celsius multiplicado por el

cambio en temperatura no sea la

temperatura final pero si conozco la

temperatura inicial vamos a llamar a

este dato que no sé de efe temperatura

final menos mi temperatura inicial que

si la tengo y es de 90 grados celsius

el calor ganado por el agua que podemos

usar la misma fórmula para calcularlo la

masa es de 2 kilogramos

el calor específico es de 4.186 jules

kilogramos celsius la temperatura final

aquí también la desconozco la nombro t

efe igual y le restó la temperatura

inicial esta sí la conozco 20 grados

celsius y tengo que lograr que todo esto

sea igual a 0 y esto puede lucir un poco

intimidante porque es una ecuación

bastante grande y tenemos nuestra

interrogante metida por acá y quizás se

pregunten bueno esto tiene solución

sí sí tiene solución sólo tenemos una

incógnita que este final estas dos en la

misma variable es la temperatura en la

que el agua y el cobre se van a

equilibrar el número que vamos a

encontrar de calcular toda esta parte

naranja va a ser un número negativo pues

el cobre va a perder energía calorífica

y el término del agua va a ser un

término positivo porque el agua va allá

la energía calorífica va a aumentar su

temperatura ambos se van a cancelar

dándonos 0 y es la condición que

necesitamos así que solo tendremos que

encontrar t final vamos a hacer toda la

multiplicación combinar los términos

semejantes y después de despejar t final

para encontrar su valor

multiplicamos todos los términos

voy a combinar los términos de mi té

final y los dos términos que no tienen

latte final

y todo lo voy a poner del otro lado de

la igualdad para calcular el valor de

este final

y va a resultar que me queda 21.58

grados celsius como temperatura final y

cuando vean esto me pueden decir parece

que nos equivocamos como es que es 21.58

grados celsius cuando la temperatura

inicial del agua fue de 20 grados

celsius apenas se logró aumentar su

temperatura casi 2 grados y en efecto es

lo que estamos diciendo este calor

específico del agua es tan alto que le

podemos agregar mucho calor y apenas va

a aumentar su temperatura ahora también

podemos tomar en cuenta que el

contenedor en sí mismo pudo haber

absorbido algo del calor por lo que

pudimos agregar otro término aquí con

referencia a la temperatura del

contenedor y tomarlo en cuenta para

estos cálculos o podemos agregar un cubo

de otro material aquí y agregar esa

temperatura acá si sumamos el calor de

todos los elementos involucrados en este

sistema que podrían ganar calor o perder

calor

todo esto va a ser igual a cero ya que

nada de la energía calorífica puede

salir de aquí o puede entrar ese calor

tiene que intercambiarse con los

elementos que se encuentran aquí adentro

ningún calor se va a crear o se va a

destruir simplemente se va a transferir

entre los materiales que se encuentran

aquí adentro esto es la clave para

resolver este tipo de problemas de calor

específico

lo dejamos de esta forma y después

calculamos nuestra incógnita que es la

temperatura final quizás en algunas

ocasiones no sepamos cuál va a ser la

masa de algún material o el calor

específico de algún otro material sin

embargo vamos a despejar en términos de

lo que queremos calcular

hagamos otra pregunta digamos que

tomamos la misma cantidad de agua 2

kilogramos con una temperatura de 20

grados celsius pero ahora quiero saber

cuánto calor debo agregar para que esta

agua se vuelva vapor que toda esta agua

hierva y se vuelva a vapor lo primero

que tenemos que hacer es llevar todo

esto a la temperatura de ebullición la

temperatura de ebullición del agua es de

100 grados celsius primero tengo que

usar m-cat ms del tate

la masa es de 2 kilogramos el calor

específico es de 4.186 jules por

kilogramo grados celsius él gana la

temperatura si sabemos que la

temperatura de ebullición del agua es de

100 grados celsius y sabemos que la

temperatura inicial es de 20 grados

celsius tenemos que de final es 100

grados celsius de iniciales 20 grados

celsius por lo que el calor necesario

para llevar a esto a su punto de

ebullición es de 669 1760 más o menos

aproximadamente

jules pero esto no es lo suficiente para

que hierva o esté en ebullición toda el

agua apenas es la temperatura necesaria

para que esta agua alcance los 100

grados celsius esto no es suficiente si

ustedes elevan la temperatura del agua a

100 grados celsius y la dejan así va a

permanecer así y no va a hervir no va a

bullir

y seguir agregando calor para que se dé

esto que tanto más calor hay que agregar

una vez que nuestra agua ha alcanzado la

temperatura de 100 grados celsius para

que volvamos toda esta agua vapor para

esto necesitamos conocer el calor de

fusión y vaporización en este caso como

está hirviendo vamos a necesitar el

calor de vaporización ya que estamos

volviendo a un líquido en vapor si

pasamos de un sólido a un líquido sería

fusión la fórmula de calor de fusión o

vaporización es q la cantidad de calor

que tenemos que agregar para cambiar la

fase de este material el calor de fusión

vaporización nos hace que cambiemos de

fase y el calor específico se refiere a

que tanta cantidad de calor es necesaria

para cambiar la temperatura a 80 grados

celsius y este otro cálculo nos dice que

una vez que ya llegamos a los 100 grados

celsius que tanto calor hay que agregar

demás para lograr el cambio de fase

de toda esta agua hacia vapor la fórmula

del calor de fusión o vaporización luce

así q es igual a m por l m es la masa

mientras más masa tengamos más calor

tendremos que agregar para hacer el

cambio de fase l es el calor latente de

fusión o de vaporización y es un número

parecido al calor específico pero en

lugar de decirnos que tanto calor

tenemos que agregar para lograr un

cambio de temperatura esto nos dice que

tanto calor tenemos que agregar para

hacer el cambio de fase y resulta que el

calor latente de vaporización del agua

es algo enorme son dos millones 260 mil

jules por kilogramo

se requieren dos millones 260 mil tools

a vaporizar un kilogramo de agua que ya

se encuentre a 100 grados celsius de

temperatura y transformar esto en un

kilogramo de vapor así que si yo quiero

transformar estos dos kilogramos de agua

en vapor a partir de los 20 grados

celsius que ya tiene de temperatura

tengo que agregarle el calor calculado

con ms del tate para llegar a los 100

grados celsius y ya esto tengo que

agregarle otra cantidad de calor

la cantidad m por l 2 kilogramos de masa

por l que son 2 millones 260 mil soles

por kilogramo

así que necesitamos de 669 1760 jules

para lograr que el agua alcance los 100

grados celsius de temperatura y a esto

hay que agregarle otros 4 millones 520

mil jules para lograr transformar todo

esto en vapor

y en total necesitamos cinco millones

189 mil setecientos sesenta jules para

llevar esta agua desde los 20 grados

celsius y transformarla en dos

kilogramos de vapor ahora una cosa más

que les quiero mostrar y vamos a limpiar

lo que hicimos anteriormente es que

imaginemos que en lugar de iniciar con

agua comenzamos con un gran pedazo de

hielo de tres kilogramos de masa y esto

está muy frío no está a cero grados esto

tiene una temperatura inicial de menos

40 grados celsius lo que yo quiero saber

es qué tanto calor hay que agregar para

volver a este bloque de 3 kilogramos de

hielo en 3 kilogramos de vapor de agua

pero no quiero llegar solo a que se

transforme en vapor

quiero que este vapor tenga una

temperatura final de 160 grados celsius

cuánto calor tengo que agregar aquí para

poder llevar esto de un bloque de hielo

con temperatura inicial de menos

40 grados celsius hasta vapor de agua

con una temperatura final de 160 grados

celsius para que puedan visualizar mejor

esto voy a graficar la temperatura en mi

eje vertical como función de que tanto

calor se le agrega el sistema permítanme

mostrarles cómo no hacer esto una

aproximación no muy buena podría ser m

porsche delta t m es 3 kilogramos

michelle ahorita vemos cuál es el valor

de estas en ibi delta te puede ser mi

temperatura final 160 grados menos de

temperatura inicial que es menos 40 y

pues aquí escribo mi calor específico

hago mis cálculos y pues ya obtengo mi

temperatura pero esto no lo podemos

hacer así en primera que el calor

específico vamos a usar el calor

específico del agua

el calor específico del hielo de agua o

el calor específico del vapor de agua

todos tienen un calor específico

diferente y en segundo lugar vamos a

tener cambios de fase

primero el hielo se va a volver a agua

más adelante

el agua se va a transformar en vapor y

no podemos dejar de lado estos cambios

de fase por lo que esto no es la forma

de resolverlo lo que debemos hacer es

comenzar con nuestros menos 40 grados

celsius es el que esto está por encima

del eje de aquí pero imaginemos que en

este punto de aquí este origen no

comienza en cero al menos en el eje

vertical y vamos a ir agregando calor

que nos va a llevar esta temperatura a

cero grados y aquí tenemos que

detenernos cuando llegamos a cero grados

vamos a tener un cambio de fase y

tenemos que detenernos en cada cambio de

fase cuánto calor corresponde esta parte

de aquí usamos q igual a ms delta t m es

3 kilogramos

el calor específico del hielo es de 2

mil 93 kilogramos celsius

la temperatura final es 0 - la

temperatura inicial que es menos 40 y no

nos olvidemos de incluir este signo

negativo si calculamos todo esto

obtenemos que el calor necesario es de

250 1800 jules

esto solo es para llevar el hielo al

punto en el que comienza a derretirse

pero tenemos que derretirlo como vamos a

ver esto mientras se está derritiendo el

hielo bueno pues la temperatura va a

lucir constante conforme derretimos el

hielo la temperatura no va a cambiar y

toda esta energía se va a ocupar en

romper todos estos enlaces convirtiendo

este hielo en agua a cuánto calor

corresponde este segmento de acá es un

cambio de fase tenemos que usar la

fórmula correspondiente

tenemos que usar q igual a m por l

ms es kilogramos el calor latente de

aquí no va a ser el mismo que usamos

anteriormente que era el de vaporización

este calor latente tiene que ser el que

corresponde a un sólido volviéndose

líquido es el calor de fusión lo que

necesitamos y el calor de fusión latente

para el agua es de 333 mil soles por

kilogramo lo que nos da 999 mil jules de

calor

es solamente para volver este hielo que

está a una temperatura de cero grados

celsius en agua que estará a cero grados

celsius y ahora pueden darse cuenta de

cómo funciona esto vamos a tomar esta

agua de 0 grados hasta que temperatura

no de hasta 160 sino hasta 100 grados

celsius ya que es en esta temperatura

cuando comienza a transformarse en vapor

recordamos que cada que hay un cambio de

fase tenemos que hacer una pausa y el

calor específico va a cambiar de valor

esta q que necesitamos aquí la

calculamos usando m por c por delta t

el calor específico del agua es 4.186

jules por kilogramo grados celsius del

tate es mi temperatura final 100 grados

celsius menos mi temperatura inicial que

es 0 grados y nos da un millón 255 1800

jules y ahora que comenzamos a

transformar esa agua en vapor que tanto

calor nos va a requerir transformar toda

el agua en vapor es un cambio de fase

tenemos que usar esta otra fórmula q

igual a m por l m es 3 kilogramos

el calor latente de la vaporización del

agua es de 2 millones 260 mil jules por

kilogramos celsius

el resultado es

6 millones 780 mil jules para

transformar esta agua en vapor pero

tenemos que hacer una cosa más ya que

tenemos este vapor a 100 grados celsius

pero no queremos llevar a vapor con una

temperatura de 160 grados celsius por lo

que tenemos que volver a usar la fórmula

de q igual a m por ser el tate la masa

del vapor es de 3 kilogramos

el calor específico del vapor es de 2010

jules por kilogramo grados celsius

la temperatura final es 160 grados

- la temperatura inicial que es de 100

grados lo que nos da 361 1800 jules y

esto es todo el calor que necesitamos

para lograr transformar ese cubo de

hielo que está a menos 40 grados celsius

en vapor de agua que tiene 160 grados

celsius de temperatura