2.3. Calor intercambiado y variación de temperatura
Conocimiento previo
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| Imagen en flickr de Texas.713. Licencia cc |
¿Sabes lo que pasa?
Cuando tocamos un vaso de leche recién salido del microondas sentimos el calor que pasa de la leche caliente a nuestra mano, más fría.
Al coger una cerveza fría del frigorífico sentimos justo lo contrario. Parece que la cerveza nos pasa el frío. En realidad, es nuestra mano, más caliente, la que pasa calor a la cerveza.
Cuando dos cuerpos se ponen en contacto un tiempo suficiente, terminan por tener la misma temperatura, por alcanzar el equilibrio térmico.
Pero, ¿de qué dependerá la temperatura final a la que alcancen ese equilibrio térmico?
Se ha comprobado experimentalmente (a base de probar y medir miles de veces) que la energía (en forma de calor) que necesita absorber o perder un cuerpo para que su temperatura varíe se ajusta a la fórmula siguiente:
Actividad
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Elaboración propia |
¡¡Vaya pedazo de fórmula!!
Pero no te asustes, que no es tan complicado como parece. La siguiente tabla te resume la información.
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| Elaboración propia |
Caso práctico
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| Imagen en Pixabay de BlenderUnknown. Dominio público |
Ejemplo 1
Un trozo de hierro de 200 gramos de masa que se encuentra a 30 ºC, se calienta hasta alcanzar 80 ºC ¿Qué cantidad de calor ha absorbido o desprendido? (calor específico del hierro ce = 450 J/kg*K).
Recuerda que lo primero, antes de aplicar la fórmula, es tener todas las magnitudes implicadas en unidades del Sistema Internacional.
Caso práctico
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| Imagen en Wikimedia commons de fir0002. Licencia cc |
Ejemplo 2
Un trozo de hierro de 200 gramos de masa que se encontraba a 200 ºC, desprende, al enfriarse, una cantidad de calor correspondiente a 3000 J. ¿Qué temperatura tiene ahora? (calor específico del hierro ce = 450 J/kg*K).
¡Ojo! El calor desprendido tendrá signo negativo, ya que representa una pérdida de energía.
Caso práctico
Ejemplo 3
A una cierta cantidad de agua se le suministran 25.000 calorías y la temperatura se incrementa de 10ºC a 15ºC. ¿Qué masa de agua se calentó?
Actividad
De la fórmula se deduce que:
- Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, más calor debe ganar o perder para que su temperatura cambie una cantidad concreta.
- Cuanto mayor sea el calor específico de un cuerpo, más calor debe ganar o perder para que su temperatura cambie una cantidad concreta.
Reflexión
Puedes comprobar ambas afirmaciones calentando en el microondas, el mismo tiempo y con la misma potencia, dos recipientes con distintas cantidades de agua. Comprobarás que se calienta más el que tiene menos agua.
Si repitieras la experiencia pero con uno con aceite y otro con el mismo peso, pero de agua. ¿Cuál se calentaría más?
Objetivos
La distinta capacidad de los materiales para cambiar de temperatura cuando ganan o pierden calor se llama calor específico.
El calor específico de una sustancia nos indica cuánto calor debe ganar o perder 1 kg de una sustancia para que su temperatura varíe 1 K (o 1 ºC).
Aquí puedes ver una tabla de calores específicos de varias sustancias. Puedes que necesites consultarla para hacer algunos ejercicios.
| Sustancia | Calor específico (J / (kg * K)) |
Sustancia | Calor específico (J / (kg*. K)) |
| Agua | 4.180 | Nitrógeno | 1.033 |
| Hielo | 1.830 | Vidrio | 800 |
| Glicerina | 2.420 | Oxígeno | 902 |
| Plomo | 129 | Aire | 1.012 |
| Benceno | 1.738 | Cobre | 383 |
| Alcohol | 2.470 | Hierro | 450 |
Conocimiento previo
El calor específico y el clima…
La diferencia de calor específico entre el mar y la costa es la que propicia que en las zonas de costa las variaciones de temperatura no sean tan bruscas como en las de interior. Y es que aunque la tierra (las rocas, arena, etc.) se calientan o enfrían "rápidamente", la presencia del agua del mar ralentiza ese cambio de temperatura.
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Esto se debe a que el mar, con su enorme masa y gran calor específico, cambia de temperatura mucho más lentamente que la tierra.
