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Ejemplo
La capacidad calorífica de un tanque de almacenamiento de agua es mayor que la de una botella de agua, ya que al primero hay que aportarle mucha más energía para aumentar su temperatura un grado.
Su unidad de medida en el S.I. es el julio por grado Celsius (J · ºC-1), aunque también se utiliza calorías por grado Celsius (Cal · ºC-1). En el S.A. su unidad de medida es el BTU por gado Fahrenheit (BTU · ºF-1).
El calor específico es una propiedad que tienen las sustancias, independientemente de su tamaño, que indica la mayor o menor dificultad para experimentar cambios de temperatura cuando se le suministra calor. Depende solo de la sustancia a la que se aporta calor y, por ello, es característica de una sustancia concreta.
Definición
Calor específico Es la energía necesaria que hay que aportar a una unidad de masa de una sustancia para aumentar su temperatura en una unidad, es decir, en un grado.
Cuanto mayor sea el calor específico de una sustancia, más calor se necesita para aumentar la temperatura.
Con anterioridad se llegó a relacionar el calor (Q) de una sustancia con su temperatura (t), su masa (M) y su calor específico (c) por medio de la ecuación:
Q = c · M · t
Por tanto, si se quiere calcular el calor absorbido o emitido por una sustancia, se deberá utilizar la ecuación anterior teniendo en cuenta la temperatura final (tf) e inicial (ti) de la sustancia, mediante:
Q = c · M · (tf - ti )
Si el calor se absorbe, la temperatura final es mayor que la inicial, por lo que el valor del calor es positivo, y si se emite, será negativo.
Nota
Como ya se sabe, la unidad de medida del calor específico en el S.I. es el julio por kilogramo y por grado Celsius (Kcal · gr · K-1), pero como en la práctica esta unidad es relativamente pequeña se utiliza kilocalorías por gramo y por grado kelvin (Kcal · gr-1 · ºK-1). Su unidad de medida en el S.A. es el BTU por libra y por grados Fahrenheit (BTU · lb-1 · ºF-1).
Para medir el calor específico y las cantidades de calor que absorben y liberan los cuerpos se utiliza el calorímetro.
Mecanismos de transferencia de calor (conducción, convección, radiación)
La transmisión de calor siempre se produce desde el cuerpo más caliente al más frío hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. Este proceso se puede llevar a cabo mediante tres mecanismos diferentes, aunque con frecuencia aparecen simultáneamente:
1 1. Conducción.
2 2. Convección.
3 3. Radiación.
Conducción
El calor se transmite por conducción cuando se produce en un sólido la transferencia de energía desde las partículas más energéticas como resultado de interacciones entre estas partículas y sin que se produzca transferencia de masa.
Nota
Las sustancias tienen distinta conductividad térmica, es decir, capacidad para conducir calor, existiendo materiales conductores térmicos y aislantes térmicos.
Los conductores térmicos son aquellas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica de un punto a otro, como, por ejemplo, los metales.
Los aislantes térmicos son aquellas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica de un punto a otro, como, por ejemplo, el vidrio, la madera o el corcho.
Estas interacciones en los sólidos se producen porque los átomos y moléculas de la zona que se calienta empiezan a vibrar más rápido y chocan con las partículas vecinas transmitiendo esa energía térmica. En los líquidos y gases es debido a las colisiones de las moléculas de mayor energía con las de menor energía mientras están en movimiento continuo.
Ejemplo
Cuando se calienta un extremo de una varilla metálica, el calor llega al otro extremo sin que haya movimiento alguno de la masa que constituye la varilla.
La velocidad de transferencia de calor o rapidez con que el calor se transmite a través de un medio en conducción depende del material del que esté hecho, de su espesor, de su configuración geométrica y de la diferencia de temperaturas a través de él.
Ejemplo
Si en una planta hay un depósito de agua caliente, si este está recubierto de fibra de vidrio que es un buen material aislante, tardará más tiempo en disiparse el calor acumulado que si no tiene ningún aislante. Cuanto más grueso sea el material aislante, menos rápida será la pérdida de calor. Además, cuanto más grande sea o mayor área superficial tenga por su configuración geométrica (para un mismo volumen un depósito con forma de cilindro tiene más superficie que uno esférico), más rápida será la pérdida de calor. Y por último, cuanto menor sea la temperatura en el lugar donde se encuentre el depósito, antes se producirá la pérdida de calor.
Convección
El calor se transmite por convección cuando este se transfiere de un punto a otro de un fluido, líquido o gas por el movimiento macroscópico de la masa del propio fluido, es decir, se transfiere calor mediante el transporte de materia.
Si el movimiento del fluido es forzado mediante medios externos como un agitador, un ventilador o una bomba, la convección se denomina convección forzada, y si el movimiento del fluido es causado por la diferencia de densidades creadas por la diferencia de temperatura existente en la masa del fluido se le denomina convección natural. Claramente, la convección forzada favorece mejor la transferencia de calor que la convección natural.
Ejemplo
Convección natural: si se calienta agua en un recipiente, el agua que está en el fondo
