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Ejemplo de calor específico, calor de fusión y vaporización

Transcripción del video

hola cómo estás hoy y recuerda que hace un par de vídeos aprendimos que si comenzábamos con agua sólida o hielo a una temperatura razonablemente baja tal vez esta temperatura de aquí sea menos 10 menos 10 grados celsius y bueno podemos tratar con celsius cuando estamos tratando con este cambio de fase porque realmente solo nos importa la diferencia de temperatura y no necesariamente la temperatura absoluta así que bueno recuerda que un grado celsius es lo mismo que uno que elvin porque las diferencias son lo mismo si estás trabajando con celsius ok así que vamos a empezar con menos 10 grados celsius a amp con hielo o agua en estado sólido y aprendimos que si agregas calor al agua entonces la temperatura sube si agregas energía la temperatura sube y bueno las moléculas al menos mientras estén en esta red cristalina de hielo empiezan a vibrar hasta que lleguemos a que su energía cinética media aumenta hasta llegar a este punto donde estamos a cero grados celsius en este punto de aquí va a ser cero grados ok y bueno es que este punto de aquí es el punto de fusión del hielo ya los cero grados ya habíamos aprendido que pasa algo bastante interesante el calor ha añadido al sistema no incrementa la temperatura del hielo al menos durante este periodo de tiempo de aquí hasta acá lo que está pasando es que la energía térmica está siendo utilizada para romper la estructura cristalina y así agregar energía potencia del hielo hasta derretirlo así que justo por aquí déjame ponerlo con este color justo por aquí tenemos hielo aquí tenemos hielo ok y hielo hielo a cero grados celsius y ya después por acá am ambién déjame ponerlo ahora con este color este de aquí aquí ya tenemos agua agua pero a cero grados celsius agua es decir que al 20 grados puedes tener ambos agua o hielo y si tienes agua para convertirlo en hielo lo que necesitamos es quitar calor al sistema tenemos que quitar calor al agua y si tienes hielo y quieres convertirla en agua bueno pues tienes que poner calor en el hielo y después el calor está usado nuevamente para calentar el agua a alguna cierta velocidad y después a 100 grados celsius justo aquí va a pasar algo muy parecido tenemos un cambio de fase muy similar a esta de aquí abajo donde no se utiliza el aumento de calor para aumentar la temperatura es usado para poner energía potencial de nuevo al sistema así que de aquí a camps tenemos una cierta energía potencial y en este punto tenemos todavía agua agua 100 grados celsius ambite que me ponerlo con este color voy a tener agua a 100 grados ok las moléculas de agua son obligadas a estar lejos las unas de las otras y de la misma forma que si estoy forzado a estar lejos del planeta tierra recuerda tengo energía potencial porque puedo caer de regreso a la tierra del mismo modo las moléculas de agua tienen energía potencial para retroceder / decir ahora esta energía de aquí es la energía necesaria para vaporizar el agua estamos en el punto de ebullición o de vaporización del agua entonces aquí tenemos agua a 100 grados mientras que por acá ya tenemos vapor vapor a 100 grados aquí tenemos vapor a 100 grados y bueno en este punto se transforma el agua en vapor y después podemos agregar más y más calor así va a seguir aumentando la temperatura pero meterás había aprendido esto hace algunos vídeos parece ser tengo la intuición pero que trates con números reales quiero saber exactamente cuánto calor es requerido para que pasen todas estas cosas diferentes y bueno es que justo para eso am si subimos ahora un poco la pantalla tengo estos números de aquí estos números de aquí son específicos para los estados del agua si miras cualquier otro elemento o molécula tendrás valores diferentes para esos números con los que vamos a estar trabajando justo ahorita este primer número de aquí y déjenme atraparlo con este color este primer número de aquí este es el calor de fusión del agua es decir la cantidad de calor que se requiere para fusionar el agua a cero grados al hielo a cero grados lo cual es 333 puntos 55 es decir que sí deja de bajar un poco a la pantalla si yo quiero ver cuál es la distancia que tengo justo de aquí acá bueno pues esa distancia va a ser 333 de aquí hasta acá voy a tener 333 333 yus por cada gramo d que quieran convertirlo a hielo o por cada gramo de hielo que queda convertirlo a agua y de hecho a este de aquí se le conoce como el calor de fusión y calor de fusión porque estamos hablando de fundir algo al mismo tiempo cuando lo hacemos sólido así que también podría ser considerado como el calor de derretimiento son dos palabras diferentes pero hablan de la misma cosa dependiendo en la dirección que vayamos si queremos transformar el hielo en agua sería calor de derretimiento si queremos pasar de agua hielo es calor en fusión pero bueno como hablamos la misma cosa y tiene el mismo valor se le conoce como calor de fusión de la misma forma a mí si subimos ahora de nuevo un poco la pantalla por aquí tengo el calor de vaporización del agua y déjame ponerlo con este color a este de kim es mi calor de vaporización del agua dicho de otra manera si bajamos para acá que por cierto son 2.257 y un programa ahora si subimos justo por acá estoy hablando de esto y tengo de aquí de aquí hasta acá la distancia que hay de aquí acá son dos mil 257 mil por cada gramo entonces si tuvieras un gramo de agua líquida a 100 grados y quisieras convertirlo a agua vaporizada a 100 grados y claro si estamos asumiendo que nada absurdos le va a pasar a la presión y estamos con una presión constante entonces tendremos que ponerle 2.257 jules al sistema este de aquí es mi calor de vaporización calor de vaporización si tuvieras vapor de agua a 100 grados y quisieras condensar lo tendrías que quitar la misma energía al sistema bien ahora ya sabes cuánto calor se requiere para cada uno de estos cambios de fase pero seguramente estás preguntado qué pasa con estas partes de aquí este de aquí y estar aquí es decir cuánta energía se requiere para calentar un gramo de hielo por cada grados celsius o kelvin y de igual manera para el agua y para el vapor y bueno para eso voy a subir de nuevo a justo la pantalla porque aquí tengo la respuesta para eso se necesita observar el calor específico del agua bien pues date cuenta que el calor específico del agua en estado sólido es decir se necesitan 2.052 a 2.052 por cada gramo y por cada que el vino o grados hechos que nosotros aumentemos al sistema es decir 2.05 jules por cada gramo porque el vino esto cuando estamos en estado sólido cuando estamos en estado líquido se necesita un poco más del doble 4.178 yul para calentar un gramo cada kelvin y cuando está en estado gaseoso bueno es muy similar a lo que pasa con el estado sólido y ahora que ya sabemos esto anp déjame subir un poco la pantalla porque quiero que hagamos el siguiente problema y en esto nos vamos a entretener bastante imagínate que yo lo que quiero es saber cuánto calor vamos a necesitar para transformar 200 gramos 200 gramos de amd gramos de hielo y déjame ponerlo con este color de hielo a menos 10 grados celsius ok hielo esto lo voy a transformar vamos a pasarlo am qué te parecen 200 no 110 110 grados celsius pero de vapor lo vamos a transformar en vapor 200 gramos de hielo al menos 10 grados celsius yo quiero transformar a 200 gramos de vapor a 110 grados celsius y bueno lo primero que quiero que hagamos es pasar estos 200 gramos de hielo de menos 10 grados a 0 grados para poder utilizar el calor de fusión así que primero vamos a pasar a mí déjame ponerlo aquí de menos 10 grados ok el hielo esto lo voy a transformar ok a hielo pero ok y y para esto lo que voy a necesitar primero es recordar cuál es el calor específico del agua en estado sólido y es justo lo que tenemos aquí el calor específico del agua en estado sólido es 2.0 5 llull para calentar un gramo de hielo un kelvin así que déjame bajar la pantalla 2.05 ok 2.05 vamos a ponerlo como por acá am necesito poner que esto va a ser igual al calor específico del agua en estado sólido a lo cual lo voy a poner con este color que es 2.0 5 ok esto es julie para calentar un gramo un kevin ok ya esto habrá que multiplicarlo por la cantidad de gramos que nosotros tenemos de hielo que son 200 gramos ok a esto hay que multiplicarlo por 200 gramos ok ya esto habrá que multiplicarlo por la diferencia de temperatura si te das cuenta vamos a pasar de menos 10 grados a 0 grados es decir tenemos un cambio de temperatura de 10 grados ya que hay algo muy importante vamos a tener un cambio de temperatura de 10 grados celsius pero es exactamente lo mismo que tener un cambio de temperatura de 10 games bean es decir aquí tenemos llull entre gramos y kelvin pero es lo mismo para los grados celsius antes de ponerlo con este color le voy a poner como 10am grados y bueno como es lo mismo tener un cambio de 10 grados celsius que de 10 kelvin am para no complicarnos la vida aquí le voy a poner celsius aquí le voy a ponerse el chus porque esto es igual verdad y bueno a cuantos igual esto si yo lo que quiero hacer es calcular justo esta parte de aquí bueno pues es hora de sacar a nuestra calculadora y vamos a hacerlo 2.05 a esto lo multiplicó por 200 ya esto es lo multiplicó por 10 esto es lo mismo que 4100 jules ok entonces bajemos éste para acá y lo voy a poner así con y ahora me gusta utilizar este color voy a tener un cambio de 4.100 y voy a necesitar 4100 grados de energía para transformar 200 gramos de hielo al menos 10 grados celsius a 200 gramos de hielo a 0 grados celsius y bueno ahora lo que quiero que te des cuenta es que solamente hemos hecho en esta primera parte de kim solo hemos trabajado con esta primera parte de aquí ok lo único que hemos hecho es pasar de menos 10 grados el hielo a 0 grados el cielo es decir esta parte de aquí ahora lo que hay que hacer es pasar de hielo a agua estos 200 gramos de hielo los voy a pasar a 200 gramos de agua y para eso necesito el calor de fusión así que sumamos un poco más y mi calor de fusión es 330 y 3.55 jules por cada gramo así que vamos a utilizar eso ahora lo que quiero hacer es pasar y déjame ponerlo justo por aquí ahora lo que necesito es pasar de hielo a cero grados a 0 grados lo voy a transformar am agua a cero grados sigo con 0 grados pero ahora lo voy a pasar a agua líquida ok y para eso lo que hay que hacer es multiplicar y déjame ponerlo con este color habrá que multiplicar el calor de fusión que es 333 puntos 55 y déjame ponerlo con este color 330 y 3.55 jules por cada gramo ok por la cantidad de gramos esto por la cantidad de gramos que son 200 a esto habrá que multiplicarlo por 200 gramos y esto va a ser igual a cuánto ok y para eso de nuevo voy a traer por acá a mi calculadora que la tengo justo aquí y es hora de hacer esta siguiente operación tengo 333 puntos 55 ok a esto lo voy a multiplicar por 200 gramos y esto es lo mismo que 66 mil 710 ok déjame pasar está para acá y 66 mil 710 y déjame ponerlo con este mismo color para que al final nos sumemos 66 mil 710 y jules ok ahora tengo todo transformado en agua a cero grados ahora lo que necesito es pasar a mí y déjame ver estamos justo por aquí tengo agua a cero grados y vamos a transformar esta misma cantidad de agua pero a 100 grados y para eso lo que voy a necesitar es el calor específico del agua pero en estado líquido ahora lo que voy a hacer es tratar con agua en puro estado líquido y para eso necesito este valor 4.178 llull por cada gramo y cada kelvin 4.178 y bajemos la pantalla a 4.178 qué cantidad tan rara y ahora que estoy justo por aquí déjenme poner qué es lo que vamos a hacer vamos a pasar ok deben poner con este color agua a cero grados ok agua pero ahora lo voy a transformar a agua a 100 grados a 100 grados pero también es agua ok y para esto lo que necesito es multiplicar el calor específico del agua en estado líquido aunque vimos que por cierto es 4.178 4.178 yoon-ok / dramón grados celsius recuerda que estoy pasando los kelvin a grados celsius ok ya esto hay que multiplicarlo por bueno la cantidad de agua que tenemos que son 200 gramos ok ya esto habrá que multiplicarlo por el cambio de temperatura pero si te das cuenta aquí estoy transformando agua de 0 grados a 100 grados es decir tengo un cambio de temperatura de 100 grados y para eso dejen utilizar este color y lo voy a multiplicar por en grados centígrados que es mi cambio de temperatura y quiero que te des cuenta de lo siguiente esos grados centígrados se van a cancelar con estos grados centígrados estos gramos se van a cancelar con nuestros gramos y solamente me quedo con jules que es justo lo que quiera queremos saber cuánto calor o cuánta energía estamos agregando al sistema y bueno esa es una buena unidad y de nuevo voy a traer para acá a esta calculadora la voy a poner por aquí y voy a decir 4.178 por ok 200 por a cien por cien y esto es lo mismo que 83 mil 560 así que vamos a apuntar los 83 mil déjame traer este mismo color y esto va a ser igual a 83 mil 560 bulls ok 60 este que parezca un 0 muy bien ahora vamos a ver en donde nos encontramos am si subo esta pantalla bueno date cuenta que ahora tenemos el agua a 100 grados celsius pero lo que quiero ahora es pasarlo todo a vapor porque al final tenía que terminar con vapor y para eso lo que necesito es el calor de vaporización recuerda que aquí no estamos aumentando la temperatura entonces vamos a ver cuánto es mi calor de vaporización lo tengo justo por aquí mi calor de vaporización son 2.257 y uno por cada gramo ok 2.257 así que bajemos esto para acá ok vamos a bajarle un poco más estamos justo por aquí ok y déjame ponerlo justo con este mismo color ahora lo que quiero es transformar estos 100 grados celsius de agua es decir tengo 200 gramos de agua a 100 grados celsius y lo quiero transformar a 200 gramos pero de vapor a 100 grados celsius 100 grados celsius d y para eso necesitamos el calor de vaporización que eran déjame poner que esto es exactamente igual al calor de vaporización que por cierto lo tenía con este color y son 2.257 entonces déjame ponerlo 2.257 just esto por cada gramo esto por cada gramo y habrá que multiplicarlo por bueno la cantidad de gramos que tenemos que son 200 a esto hay que multiplicarlo por 200 gramos ok los gramos con los gramos se cancelan y habrá que ver cuánto es esto y para eso de nuevo voy a utilizar mi calculadora así que la voy a traer para acá ok y ahora quiero multiplicar 2.257 que es esta cantidad de aquí por 200 200 y esto es lo mismo que 451.400 451.400 ok vamos a ponerlo y esto es lo mismo que ok 451.400 rules de lujo ahora regresemos en nuestro esquema para ver en dónde estamos todavía no hemos acabado el problema si te das cuenta tenemos ahora 2 200 gramos pero ahora son de vapor sin embargo queremos llegar hasta el 210 grados y para eso lo que voy a necesitar es pasar de 100 grados celsius a 110 grados celsius es decir voy a aumentar 10 grados más y para aumentar 10 grados más voy a necesitar el calor específico del agua pero en forma vapor y para eso vamos a subir un poco y vamos a recordarlo en vapor el calor específico del agua es de 1.89 llull para que cada gramo aumente un grado celsius o kelvin entonces 1.89 déjame bajar la pantalla y ahora sí vamos a am amparán vamos para cada ok ampliando me que haga así que voy a bajar un poco la pantalla y voy a poner que ahora lo que quiero es pasar de 100 grados celsius de 100 grados celsius de vapor lo voy a calentar un poquito más lo voy a calentar a 110 grados celsius también en estado vapor y para eso lo que necesito es déjame bajar un poco esto de aquí para que no se montón y no nos confundamos ok vamos a bajarlo un poco y ahora sí antes de poner que esto va a ser igual y ahora si te das cuenta lo que necesito es el calor específico del agua pero en estado gaseoso que quedamos que eran 1.89 perfecto 1 punto 1.89 llull ok esto por cada gramo para que se caliente un grado celsius ok ya esto lo voy a multiplicar por la cantidad de gramos que son 200 déjame ponerlo con este ecuador esto por 200 gramos ya esto habrá que mucho riccardo por el cambio en temperatura que bueno son 10 grados mis últimos 10 grados celsius ok celsius con celso se van gramo un gramo y ahora habrá que multiplicar 1.89 por 200 por 10 y eso va a ser igual es la última vez o no la penúltima vez que traigo esta calculadora 1.89 lo voy a multiplicar por 200 gramos ya esto lo voy a multiplicar por un cambio de temperatura de 10 grados y esto es lo mismo que 3.780 ya no es tanto 3.780 así que voy a sacar el color de las respuestas voy a bajar un poco más mi pantalla ok y vamos a ponerlo lo que esto es igual es a 3.780 jules ok y si ahora queremos saber la cantidad total de energía la cantidad total de calor que tuvimos que poner al sistema para ir de hielo a menos es grados celsius hasta vapor a 110 grados celsius estos 200 gramos bueno simple y sencillamente habrá que sumar todas estas cantidades que tenemos aquí y para eso vamos a hacerlo con mucho cuidado y en orden recuerda justo lo que tenemos acá arriba lo primero que hicimos fue pasar de hielo a menos 10 grados celsius hasta hielo a 0 grados celsius y para eso aún nos quedamos con el valor de 4.100 jules así que déjenme traer de nuevo para acá nuestra calculadora ok y vamos a empezar a sumar lo primero que hay que sumar son 4100 glass que es esto de aquí 4100 news ok a esto habrá que agregarle y después que fue lo que hicimos pasamos estos 200 gramos de hielo a 0 grados a 200 gramos de agua pero a cero grados todavía recuerda que estábamos en esta parte de aquí justo en esta parte de aquí y para eso te das cuenta lo que hicimos fue sumar y es la cantidad que tenemos aquí 66 mil 710 así que traigamos de nuevo a la calculadora la tengo justo por aquí y a esto le voy a sumar 66 mil ok 710 jules ok ahora habrá que sumarle y ahora vamos a pasar estos 200 gramos de agua a 0 grados a 200 gramos de agua a 100 grados celsius es decir estamos trabajando con esta parte de aquí esta parte de aquí estamos calentando el agua en estado líquido y la calentamos 100 grados así que para eso lo que necesitamos fueron a 83.000 justo esta cantidad que tengo aquí 83 mil 560 así que vamos a sumar la justo a nuestra calculadora 83 mil 560 ok y después que hicimos a esto habrá que agregarle am ahora lo que hicimos fue pasar estos 200 gramos de agua a 100 grados hechos los transformamos a 200 gramos de vapor misma temperatura 100 grados celsius así que si subimos aquí recordando nuestro esquema fue justo esta parte de aquí no estamos aumentando la temperatura pero estamos transformando de agua en estado líquido a agua en estado gaseoso y para eso necesitamos o ante energía si bajamos esto nos vamos a dar cuenta que utilizamos un montón de energía 451 1401 así que saquemos de nuevo mi calculadora y déjame ponerlo aquí 451 1402 ok y ahora para finalizar le voy a sumar lo que hicimos al final pasamos estos 200 gramos de vapor a 100 grados celsius a 200 gramos de vapor a 110 grados celsius recordando aquí en justo a esta también está que tenemos aquí lo que hicimos fue subir un poco más la temperatura del vapor es decir pasamos de 100 grados celsius am hasta un valor de por acá no y déjame ponerlo con este color hasta este valor de por acá que eran 110 grados celsius ok y para eso recordemos cuánta energía necesitamos fueron a tres mil 782 así que saquemos de nuevo nuestra calculadora ya esto le voy a sumar tres mil setecientos ochenta woods y de respuesta me va a dar 600 9 mil 552 wow es una super cantidad 600 9 550 déjame subir un poco la pantalla am y vamos a ponerla justo aquí y ahora me fijo en todo el proceso me dio una cantidad enorme de jules me dieron a 609 ok 550 luz esa fue mi cantidad final de energía que nosotros utilizamos toda esta energía para pasar 200 gramos de hielo al menos 10 grados celsius hasta 200 gramos de vapor a 110 grados celsius y seguramente me vas a decir 609.000 es un montón pero si lo pensamos en kilos jules que es otra escala son 600 9 kilos jules ok y eso realmente no es tanto no es una gran cantidad de trabajo podrías realizar estos 200 gramos de hielo que bueno de hecho es la mitad o un poco menos de la mitad de una libra de hielo y la podremos poner en la estufa para que se caliente y esta media libra de hielo la transformamos a media libra de vapor de agua y bueno de hecho esto es algo que probablemente podrías hacer en la estufa de tu casa