Actividad Experimental 3 “Calor Especifico”

Actividad Experimental 3

“Calor Especifico”

Objetivo: Determinar experimentalmente el calor de un metal atra vez de un equilibrio térmico.

El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. Al calor específico también se le conoce como capacidad calorífica específica o capacidad térmica específica.  Primero vamos a entender qué es el calor específico de un modo más práctico y sencillo para, posteriormente, adentrarnos en su comprensión más teórica.[pic 1]

En física, se entiende por calor específico, capacidad térmica específica o capacidad calórica específica a la cantidad de calor que una sustancia o un sistema termodinámico es capaz de absorber antes de incrementar su temperatura en una unidad. Es decir, el calor específico mide la cantidad de calor necesaria para producir esa variación de la temperatura en una unidad.

El calor específico (representado con una c minúscula) depende de otras variables, como son la temperatura inicial, la masa de la sustancia o del sistema y la capacidad calorífica (representada por una C mayúscula), que es el coeficiente de incremento de temperatura en una unidad de la totalidad del sistema o la masa entera de la sustancia.

Además de ello, el calor específico varía de acuerdo al estado físico de la materia, sobre todo en los casos de los sólidos y los gases, pues su particular estructura molecular incide en la transmisión del calor dentro del sistema de partículas. Lo mismo ocurre con las condiciones de presión atmosférica: a mayor presión menor calor específico. En un sentido amplio, la calorimetría se desarrolló históricamente como una técnica destinada a fabricar aparatos y procedimientos que permitieran medir la cantidad de calor desprendida o absorbida en una reacción mecánica, eléctrica, química o de otra índole. Esta disciplina, encuadrada dentro de la termodinámica, se ha especializado, sobre todo, con el paso del tiempo, en la determinación del calor específico de los cuerpos y los sistemas físicos.

Unidades del calor específico

Dado que en el Sistema Internacional de mediciones la unidad para el calor son los joules (J), el calor específico se expresa en este sistema en joules por kilogramo y por kelvin (J.Kg-1.K-1).

Otra forma común de medición implica el uso de la caloría por gramo y por grado centígrado (cal.g-1.°C-1), y en los países o los ámbitos que emplean el sistema anglosajón, se lo mide por BTU’s por libra y por grado Fahrenheit. Estos dos últimos, claro está, por fuera del SI.

[pic 2]

Fórmulas

La formulación básica del calor específico de una sustancia será: c = C/m , es decir, el calor específico es igual al cociente de la capacidad calórica y la masa. Sin embargo, cuando se aplica esto a una variación determinada de temperatura, hablaremos de capacidad calorífica específica media (representada como ĉ) y se calculará en base a la siguiente fórmula:

ĉ = Q / m.Δt

Donde Q representa la transferencia de energía calórica entre el sistema y su entorno, m la masa del sistema y Δt el incremento de temperatura al cual se le somete. Así, el calor específico (c) de una temperatura dada (T) se calculará de la siguiente forma:

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