capacidad termica

CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA Y CAPACIDAD TÉRMICA
Casi todos hemos observado que algunos
alimentos permanecen calientes mucho más
tiempo que otros. Por ejemplo, el relleno de una
tarta de manzana caliente te puede quemar la
lengua, pero la corteza no, aun cuando la tarta esté
recién horneada. Puedes quitar con los dedos la
cubierta de aluminio de un platillo recién salido
del horno, sinembargo, no puedes tocar el molde
refractario.
Distintas sustancias tienen distintas capacidades
para almacenar energía interna. Si calentamos un
cazo de sopa sobre la estufa quizá observemos que
se requieren 15 minutos para elevar su
temperatura desde la temperatura ambiente hasta
su punto de ebullición. Pero si ponemos al fuego
una masa equivalente de hierro veríamos que su
temperaturarecorre el mismo intervalo en sólo
unos 2 minutos. Si se tratase de plata, el tiempo
necesario sería menos de un minuto. Observamos
que para materiales distintos se requieren distintas
cantidades de calor para elevar la temperatura de
una masa dada un cierto número de grados.
Las sustancias absorben energía en formas
distintas. Una parte de la energía hace aumentar la
rapidez de traslaciónde las moléculas. Este tipo
de movimiento es responsable del aumento de la
temperatura. Otra fracción de la energía absorbida
puede acelerar la rotación de las moléculas o sus
vibraciones internas. Otra parte puede estirar los
lazos intermoleculares y almacenarse en forma de
energía potencial. Pero estos tipos de energía no
son medidas de la temperatura. La temperatura es
únicamente unamedida de la energía cinética
asociada al movimiento de traslación. En general,
sólo una porción de la energía que absorbe una
sustancia eleva su temperatura.
Supongamos la siguiente situación:
Se vierte 1 lb de agua en un vaso y 4 lb de agua en
otro. La temperatura inicial del agua en cada uno
de los recipientes tiene un valor de 70°F. Se
coloca una llama debajo de cada vaso durante elmismo intervalo de tiempo, suministrando 20 Btu
de energía térmica al agua de cada recipiente.
La temperatura del recipiente con 1 lb aumenta
20°F, pero la temperatura del recipiente que
contiene 4 lb sólo aumenta 5°F. En ambos casos
se suministra la misma cantidad de calor al agua.
Elaborado por: Q. Leticia Ofelia Cervantes Espinosa
Modificado por: M. en C. Gerardo Omar Hernández Segura

20Btu

H2O

H2O

70°F
1 lb

90°F

20 Btu

H2O

70°F
4 lb

H2O

75°F

La misma cantidad de calor se aplica a diferentes masas
de agua. La masa mayor experimenta una menor elevación
de temperatura.
Ahora, consideremos el siguiente experimento:

Observamos que la condición inicial es la misma para cada
experimento, pero que la temperatura de equilibrio para
cada caso esdiferente.
Esto se debe a que existe una propiedad
característica de cada sustancia que está
íntimamente relacionada con la transferencia de
energía y es la responsable en gran medida de la
variación de temperatura que experimentan los
materiales.
Al analizar estas experiencias, encontramos que a
pesar de tener las mismas condiciones iniciales,
las temperaturas de equilibrio o finales delsistema
fueron diferentes; esto nos lleva a pensar que debe

existir una propiedad característica de cada
sustancia que está relacionada con la transferencia
de calor entre los sistemas.
Es decir, que el flujo de calor es proporcional a la
masa y a la variación de temperatura:

de 0.113 cal/g°C. ¿Cuánto cambiará su
temperatura? Es decir, calcúlese un ∆T tal que:

∆T =

Q ∝ m∆T
Q =mc∆T
Donde m es la masa de la sustancia, ∆T la
variación de temperatura y c es una constante de
proporcionalidad característica de cada sustancia.
En
termodinámica,
esta
constante
de
proporcionalidad c recibe el nombre de capacidad
térmica específica (también llamada capacidad
calorífica específica o calor específico),
De la ecuación anterior se deduce que:

c=

J
 kgK 

...