Calorimetría
Se dice que el médico y científico escocés Joseph Black, quien fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, es el fundador de la ciencia de la calorimetría.
La teoría del balance dinámico energético explica por qué este procedimiento es correcto.
La regla clásica, reconocida por Clausius y por Kelvin, es que la presión ejercida por el material calorimétrico está total y rápidamente determinada únicamente por su temperatura y volumen; esta regla es para cambios que no involucran cambio de fase, como la fusión del hielo.
Este cálculo se refiere a un dominio de volumen y temperatura del cuerpo en el que no se produce un cambio de fase, y solo hay una fase presente.
, obtenido por el cuerpo de material calorimétrico, está dado por donde El calor latente con respecto al volumen es el calor requerido para el incremento de la unidad en volumen a temperatura constante.
[10][11][12][13] El concepto de calor latente con respecto al volumen fue reconocido por primera vez por Joseph Black en 1762.
El calor todavía se mide por el principio de calorimetría mencionado anteriormente.
, obtenido por el cuerpo de material calorimétrico, está dado por donde Las nuevas cantidades aquí están relacionadas con las anteriores:[3][7][17][18] donde y Los calores latentes
El calor latente involucrado no era un calor latente con respecto al volumen o con respecto a la presión, como en la cuenta anterior para la calorimetría sin cambio de fase.
El calor latente involucrado en este calorímetro fue con respecto al cambio de fase, que ocurre naturalmente a temperatura constante.
Este cálculo se realiza mediante integración matemática a lo largo de la progresión con respecto al tiempo.
La idea de que el calor era una cantidad conservadora fue inventada por Lavoisier, y se llama " teoría calórica"; a mediados del siglo XIX fue reconocida como errónea.
Estas cantidades "muy pequeñas" se utilizan en el enfoque de Leibniz para el cálculo infinitesimal.
correctamente se dice que es un funcional de la progresión conjunta continua
Las reglas anteriores se refieren únicamente a materiales calorimétricos adecuados.
Las reglas anteriores para el cálculo del calor pertenecen a la calorimetría pura.
Empíricamente, es conveniente medir las propiedades de los materiales calorimétricos en condiciones experimentalmente controladas.
Para mediciones a volumen controlado experimentalmente, se puede usar el supuesto, mencionado anteriormente, de que la presión del cuerpo del material calorimétrico se puede expresar en función de su volumen y temperatura.
Para la medición a un volumen constante controlado experimentalmente, el coeficiente isocórico de aumento de presión con la temperatura se define por Para mediciones a presión controlada experimentalmente, se asume que el volumen
Esta suposición está relacionada con, pero no es lo mismo, la suposición utilizada anteriormente de que la presión del cuerpo del material calorimétrico se conoce como una función de su volumen y temperatura; el comportamiento anómalo de los materiales puede afectar esta relación.
que se usa arriba en el cálculo de calor clásico con respecto a la presión.
Esta función se puede encontrar experimentalmente a partir de los coeficientes
a través de la relación matemáticamente deducible La termodinámica se desarrolló gradualmente durante la primera mitad del siglo XIX, basándose en la teoría anterior de la calorimetría que se había desarrollado antes y en otros descubrimientos.
Luego, según Adkins (1975),[44] se puede mostrar que se puede escribir una versión termodinámica adicional de las reglas calorimétricas anteriores: y Más allá del hecho calorimétrico señalado anteriormente, el calor latente
Tal material es del tipo considerado en calorimetría, como se señaló anteriormente, que ejerce una presión que se determina muy rápidamente solo por la temperatura y el volumen.
En el segmento isotérmico (1), el calor que fluye hacia el cuerpo viene dado por y en el segmento isotérmico (3) el calor que fluye fuera del cuerpo viene dado por Debido a que los segmentos (2) y (4) son adiabáticos, no fluye calor hacia dentro o fuera del cuerpo durante ellos, y en consecuencia, el calor neto suministrado al cuerpo durante el ciclo viene dado por Esta cantidad es utilizada por la termodinámica y se relaciona de manera especial con el trabajo neto realizado por el cuerpo durante el ciclo de Carnot.
, es igual a cero, porque el material del cuerpo de trabajo tiene las propiedades especiales mencionadas anteriormente.
, el calor latente con respecto al volumen, pertenece a la calorimetría clásica.
A la luz de la termodinámica, se revela que la cantidad calorimétrica clásica está estrechamente vinculada a la ecuación de estado del material calorimétrico
No se realiza trabajo en calorimetría de volumen constante, por lo que el calor medido es igual al cambio en la energía interna del sistema.
