Para entender bien el siguiente tema debes saber:
Termómetro, utilizado para medir temperatura y no calor.
Capacidad Térmica
La capacidad térmica es una magnitud física derivada (derivada, porque se compone de dos magnitudes básicas), que se mide en cal/º (caloría por grado Celsius) por eso es derivada, se compone de dos magnitudes básicas: calor (medido en calorías) y temperatura (medida en grados Celsius). Explicarla, según una definición, es algo medio complicado. Por eso primero, es mejor, dar un ejemplo:
Ejemplo:
“A un cuerpo A se le proporciona una cantidad de calor igual a 100 cal, en consecuencia la temperatura de todo el cuerpo se eleva en 10 ºC. Pero si esa misma cantidad de calor (100 cal) es suministrada a otro cuerpo diferente B, comprobamos que la temperatura en todo el cuerpo B se eleva 20 ºC”.
De eso, deducimos que el aumento de la temperatura de 2 cuerpos diferentes es distinto, aunque se les proporcionen mismas cantidades de calor.
Calorímetro de laboratorio, utilizado para medir calor.
Definición:
Si un cuerpo recibe una cantidad de calor ΔQ y su temperatura varía (se eleva o disminuye) en ΔT, la capacidad térmica de este cuerpo estará dada por la siguiente fórmula:
“Q” es el símbolo universal del calor.
“T” es el símbolo de temperatura.
“Δ” se llama “Delta” y es una letra griega que expresa una variación. Por ejemplo: ΔT significa una variación en la temperatura, y se lee “delta T”.
“C” (en mayúscula siempre) es el símbolo de capacidad térmica.
Sigamos con el ejemplo:
Al cuerpo A se le proporcionaron 100 cal (ΔQ) y su temperatura aumentó 10ºC (ΔT). Al cuerpo B se le proporcionaron 100 cal (ΔQ) y su temperatura aumentó 20ºC (ΔT).
Entonces con los datos proporcionados y sabiendo la fórmula, podremos definir cuantitativamente la capacidad térmica de cada cuerpo.
Comencemos con el cuerpo A:
C = ΔQ/ΔT
Ahora reemplazamos:
C = 100/10 Esto significa que cuando le proporcionamos 100 cal al cuerpo A, este aumenta 10 ºC su temperatura.
Resolvemos:
C = 10 cal/ºC (se lee “10 calorías por grado Celsius) y significa que para que el cuerpo A eleve 1ºC su temperatura necesitamos proporcionarle 10 cal.
Para el cuerpo B:
C = ΔQ/ΔT
C = 100/20
C = 20 cal/ºC
Atención
No es lo mismo que la temperatura de un cuerpo varíe (ΔT) que la temperatura final del cuerpo. Pongamos de ejemplo a un bloque metálico. El mismo se encuentra, inicialmente, a una temperatura de 20 ºC. Y al recibir una cantidad de calor ΔQ = 330 cal, su temperatura se eleva a 50 ºC.
Supongamos que queremos calcular la capacidad térmica del bloque metálico, necesitamos usar la fórmula C = ΔQ/ΔT . Bueno, sabemos que ΔQ = 330 cal; pero en el problema hay dos cantidades de temperatura (20ºC y 50ºC), y tal vez no sepamos cual de las dos corresponde a ΔT. Bueno, como saben, ΔT expresa una variación en la temperatura. La temperatura del bloque metálico varió de 20 ºC (temperatura inicial) a 50 ºC (temperatura final), o sea hubo una variación de temperatura igual a 30 ºC (ΔT = 30 ºC). Entonces podemos decir que ΔT = T – T0 (la variación de la temperatura ΔT es igual a la temperatura final menos la temperatura inicial).
T representa la temperatura final y T0 representa la temperatura inicial.
Y ahora que ya sabemos el valor de ΔT resolvemos el problema:
C = ΔQ/ΔT
C = 330/30
C = 11 cal/ºC
La capacidad térmica también es llamada capacidad calorífica.
La capacidad térmica o capacidad calorífica se puede medir en otra unidad, J/K (joules por kelvin). Esa es la unidad que se usa en el SI (Sistema Internacional de Unidades). El calor como es un tipo de energía puede ser medido en joules, y para la temperatura existen muchas unidades. Las más usadas son grados Celsius (ºC) y kelvin (K).
1 cal = 4.18 J
1 ºC = 274 K