Page 372 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

17.3 Capacidad de calor específico 353

20°C 20°C
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Figura 17.2 La misma cantidad de calor se aplica a diferentes masas de agua. La masa mayor experimenta una menor elevación de temperatura.

bajo cada vaso durante el mismo periodo, suministrando 8000 J de energía calorífica al agua
de cada vaso. La temperatura de los 800 g de agua se incrementa un poco más de 2°C, pero la
temperatura de los 200 g aumenta casi 10°C. Sin embargo, se suministró la misma cantidad
de calor en cada vaso.

Capacidad de calor específico
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Hemos definido la cantidad de calor como la energía térmica necesaria para elevar la tempe­
ratura de una masa dada. Sin embargo, la cantidad de energía térmica requerida para elevar
la temperatura de una sustancia, varía para diferentes materiales. Por ejemplo, suponga que
aplicamos calor a cinco esferas, todas del mismo tamaño pero de material diferente, como
muestra la figura 17.3a. Si deseamos elevar la temperatura de cada esfera a 100°C, descubri­
remos que algunas de las esferas deben calentarse más tiempo que otras. Para ilustrar esto,
supongamos que cada esfera tiene un volumen de 1 cm3 y una temperatura inicial de 0°C.
Cada una se calienta con un mechero capaz de suministrar energía térmica a razón de 1 cal/s.
El tiempo necesario para que cada esfera alcance los 100°C aparece en la figura 17.3. Observe
que la esfera de plomo alcanza la temperatura final en sólo 37 s, mientras que la esfera de hie­
rro requiere 90 s de calentamiento continuo. Las esferas de vidrio, aluminio y cobre necesitan
tiempos intermedios entre esos valores.
Puesto que las esferas de hierro y de cobre absorben más calor, se esperaría que liberaran
más calor al enfriarse. Esto puede demostrarse colocando las cinco esferas (a 100°C) simul­
táneamente sobre una barra delgada de parafina, como se ve en la figura 17.3b. Las esferas de
hierro y de cobre llegarán a fundir la parafina y a caer en el recipiente. Las esferas de plomo y
de vidrio jamás la atravesarán. Es obvio que cada material debe tener alguna propiedad que se

(b)
Figura 17.3 Comparación entre las capacidades caloríficas de cinco esferas de materiales diferentes.