Capacidad térmica

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[pic]

CAPACIDAD TÉRMICA

OBJETIVOS: que el alumno comprenda los conceptos de capacidad térmica y capacidad térmica específica y las unidades en las cuales pueden ser expresados. Que identifique la influencia de estas propiedades en diferentes fenómenos cotidianos.

INTRODUCCIÓN:

Definición de los conceptos principales a utilizar:
Capacidad térmica:
La capacidad calorífica o capacidadtérmica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar 1 K la temperatura de una determinada cantidad de una sustancia, (usando el SI).[1] Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo paraexperimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayorque la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.
La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor»,[2] y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. Elcalor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica
Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorífica viene dada por:
[pic]
Donde:
• C es la capacidadcalorífica, que en general será función de las variables de estado.
• Q es el calor absorbido por el sistema.
• ΔT la variación de temperatura

Se mide en unidades del SI julios/K (o también en cal/°C).
CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA
La capacidad térmica específica o calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada sustancia; por elcontrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular.[4]
Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa.[nota 1]
Eltérmino "calor específico" tiene su origen en el trabajo del físico Joseph Black, quien realizó variadas medidas calorimétricas y usó la frase “capacidad para el calor”.[5] En esa época la mecánica y la termodinámica se consideraban ciencias independientes, por lo que actualmente el término podría parecer inapropiado; tal vez un mejor nombre podría ser transferencia de energía caloríficaespecífica, pero el término está demasiado arraigado para ser reemplazado.
El calor específico medio ([pic]) correspondiente a un cierto intervalo de temperaturas [pic]se define en la forma:
[pic]
donde [pic]es la transferencia de energía en forma calorífica en el entre el sistema y su entorno u otro sistema, [pic]es la masa del sistema (se usa una n cuando se trata del calor específico molar) y [pic]esel incremento de temperatura que experimenta el sistema. El calor específico ([pic]) correspondiente a una temperatura dada [pic]se define como:
[pic]
El calor específico ([pic]) es una función de la temperatura del sistema; esto es, [pic]. Esta función es creciente para la mayoría de las sustancias (excepto para los gases monoatómicos y diatómicos). Esto se debe a efectos cuánticos que...
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