= masa de la sustancia en kilogramos (Kg).4 t = temperatura de la sustancia en grados Celsius (ºC).
Recuerde
No es lo mismo calor que temperatura.
El calor es la energía total del movimiento de átomos y moléculas en una sustancia y la temperatura es una medida de la energía molecular media.
El calor hace que la temperatura aumente o disminuya, ya que si se añade calor a una sustancia, la temperatura aumenta y viceversa.
2.3. Unidades de medida de calor y temperatura. Conversión de unidades
La unidad de energía y, por tanto, de calor en el Sistema Internacional de Unidades (S.I.U.) es el joule, que en castellano es el julio (J) y equivale a un newton por metro (N×m). En el Sistema Anglosajón de Unidades (S.A.U.) es la unidad térmica británica BTU (British Termal Unit), que es la cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para aumentar su temperatura en un grado Fahrenheit. La relación entre ambos es:
1 BTU = 1.055,056 julios
Recuerde
Las unidades de calor son el julio, la caloría y el BTU.
Otra unidad de energía muy utilizada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura un grado Celsius, y cuya relación con el julio y con el BTU es:
1 cal = 4,187 J
252 cal = 1 BTU
Las escalas de medición de la temperatura se dividen en dos tipos, las absolutas y las relativas.
Recuerde
Las unidades de temperatura más usuales son el grado Kelvin y el grado Rankine como temperaturas absolutas, y el grado Celsius y el grado Fahrenheit como temperatura relativa.
1 Las escalas absolutas no tienen temperatura máxima y su temperatura mínima es el cero absoluto, es decir, aquella temperatura de un cuerpo cuyo potencial energético es nulo, su cuerpo no tiene absolutamente nada de calor.
2 Las escalas relativas toman como puntos de referencia dos temperaturas para establecer las diferentes escalas termométricas.
Las escalas relativas tienen temperaturas negativas y las absolutas no, y la temperatura absoluta es igual a la temperatura relativa más la temperatura absoluta del cero elegido en la escala de la temperatura relativa. Por ejemplo, ºK = °C + 273,15, ya que 0 ºC son 273,15 ºK.
En el S.I. se utiliza como escala absoluta el grado Kelvin y como escala relativa el grado Celsius:
1 En la escala de grado Celsius (°C), la escala es de cien unidades entre la temperatura de fusión y ebullición del agua, es decir, entre 0 °C y 100 °C respectivamente.
2 En la escala Kelvin (°K) el cero absoluto corresponde a -273,15 °C.
En el S.A. se tiene como escala absoluta el grado Rankine y como escala relativa el grado Fahrenheit:
1 En la escala Fahrenheit (°F), la escala es de cien unidades entre la temperatura de congelación de una disolución de cloruro amónico y la temperatura normal corporal humana. Estos puntos corresponden a 0 °F y 100 °F respectivamente.
2 En la escala Rankine (ºR) el cero absoluto corresponde a -459,67 ºF.
La relación entre las distintas unidades respecto a los grados Celsius es:
| ºC = ºK – 273,15 | ºK = °C + 273,15 |
| ºC = (°F - 32) · 5/9 | ºF = ºC · 9/5 + 32 |
| ºC = (ºR - 491,67) · 5/9 | ºR = (ºC + 273,15) · 9/5 |
2.4. Transferencia de calor. Principios. Aplicaciones en la planta química
En multitud de operaciones en las plantas químicas se producen emisiones o absorciones de energía en forma de calor. Por ello, el estudio de la transferencia de calor y de sus aplicaciones tiene tanta importancia para esta actividad.
El calor como forma de transmisión de la energía
Se sabe que si se ponen en contacto dos objetos que tienen diferente temperatura se produce un flujo o transferencia de energía desde el más caliente al más frío hasta que ambos objetos alcancen la misma temperatura.
Esta energía transferida, debido a una diferencia de temperaturas de un cuerpo a otro se hace en forma de calor y se denomina transmisión o transferencia de calor.
Esto se debe a que la diferencia de temperaturas actúa como fuerza impulsora de la energía de un objeto de mayor temperatura a uno de menor.
Nota
Sin embargo, si se ponen en contacto dos objetos con la misma temperatura no habrá transferencia de energía porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma, y, por tanto, no hay fuerza impulsora.
Siempre que exista una diferencia de temperaturas en un cuerpo o entre cuerpos se dará una transferencia de calor y el cuerpo más caliente reducirá su temperatura y el más frío la aumentará hasta que ambos tengan la misma temperatura y se encuentren en lo que se denomina equilibrio térmico.
Además, a mayor gradiente de temperaturas o diferencia de temperaturas, mayor será la velocidad de transferencia de calor.
Estados de la materia (cambios de estado)
La materia se presenta en la naturaleza en forma de tres fases o estados diferentes según sea la energía intermolecular o el calor que posea: sólido, líquido y gaseoso. Hay un cuarto estado que es el plasma, pero tiene poca incidencia para esta actividad.
En el estado sólido las fuerzas de atracción intermolecular o de cohesión son muy fuertes, y mantiene su volumen y su forma definida. Sus partículas se ordenan en redes cristalinas y están dotadas de movimiento de vibración. Ejemplo: el hielo.
En el estado líquido las fuerzas de atracción intermolecular no son tan grandes y mantienen su volumen, pero adoptan la forma del recipiente que lo contiene mostrando una superficie libre. Sus partículas tienen libertad de movimiento pero están muy juntas. Ejemplo: el agua.
En
