NO ME SALEN
(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA
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12) Entre las propiedades térmicas del cobre sólido figuran su calor específico sensible y su
conductividad térmica. Explique qué significa que el calor específico sensible del cobre
sea cCu= 0,091 cal/gºC y que su conductividad térmica sea kCu = 0,9 cal/ ºC cm s. |
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Debo aclararte que
calor específico - calor sensible - calor específico sensible
son prácticamente el mismo concepto... y describen la propiedad térmica de una sustancia de variar su temperatura (aumentar, por ejemplo) al intercambiar calor (recibir, sería el caso del ejemplo).
La ley que describe el calentamiento de las sustancias es:
Q = c . m . ΔT
que nos está diciendo que cuanto más calor, Q, se le suministra a un cuerpo, mayor será su aumento de temperatura, ΔT, (en una proporción directa). Y también nos dice que cuanto mayor sea la masa, m, del cuerpo menor será el aumento de la temperatura (en una proporcionalidad inversa).
Pero también nos dice que el calentamiento descripto depende una propiedad intrínseca de cada cuerpo, que hará que no todos (aún con la misma masa) se calienten por igual. Esa propiedad intrínseca, que dice cuán fácil o difícil resulta variarle su temperatura a un cuerpo es, justamente, el calor específico, c. |
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Si lo despejamos de la ley anterior y lo especificamos para el cobre, sería...
cCu = Q / m . ΔT
Si tuvieras un cacho de cobre (sólido) cuya masa fuese 1 g, y le entregases una cantidad de calor igual a 0,091 cal, observarías que el pedacito de cobre aumenta su temperatura en 1 ºC (por ejemplo: si se hallaba 17 ºC a pasará a tener 18 ºC). |
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Acá tenés un apunte teórico que explica el asunto con más detalle.
La palabra sensible (que casi ya no se usa) alude al hecho de que se puede sentir el cambio de la temperatura. Y se utilizó en contraposición a latente, el que un cuerpo recibía -o cedía- calor sin cambiar la temperatura (pero cambiando su estado, por ejemplo de sólido a líquido... proceso que ocurre a temperatura constante).
Calor específico, que es el término corriente, se impone después de haber normalizado los calores sensibles de las substancias respecto del calor sensible del agua líquida a 15 ºC.
La conductividad térmica es otro parámetro que describe el comportamiento de una sustancia. En este caso, lo que se describe es cuán permisiva o prohibitiva es una sustancia para que el calor viaje a través suya. Con qué facilidad o dificultad permite que el calor la atraviese. |
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Si tuviésemos por ejemplo un cubito de cobre de 1 cm de arista, y una de sus caras (de 1 cm²) se halla en contacto con una fuente a cierta temperatura y la otra cara (también de 1 cm²) se halla en contacto con otra fuente de temperatura 1 ºC superior a la otra fuente... entonces, en un intervalo de tiempo igual a 1 s, una cantidad de calor de 0,9 cal viajaría de una cara a la otra atravesando la longitud que las separa, que en nuestro caso vale 1 cm. |
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La ecuación que describe este proceso se llama Ley de Fourier (acá tenés un apunte teórico que explica el asunto con más detalle) y se expresa así:
Q/Δt = k A ΔT / Δx
donde Q es el calor, Δt es el intervalo de tiempo, k es la constante de conductividad térmica, A es el espacio (sección) por la que viaja el calor, ΔT es la diferencia de temperatura entre los extremos del viaje del calor, y Δx es la longitud del viaje.
Despejando k y especializando para nuestro ejemplo del cubito de cobre, tenemos:
kCu = Q . Δx / ΔT . A . Δt
kCu = 0,9 cal . 1 cm / 1 ºC . 1 cm² . 1 s
kCu = 0,9 cal/ºC. cm. s
Las propiedades térmicas de las substancias son datos empíricos... aunque tienen su lógica, y alguna gente suele incorporar esa lógica a la intuición. Por ejemplo casi todas las substancias metálicas conducen el calor con facilidad y las llamarán conductoras del calor; en cambio otras como la lana, el telgopor, la grasa... no permiten que el calor las atraviese fácilmente y las llamarán aislantes. |
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DESAFIO: ¿Cuánto vale la conductividad térmica del vacío? |
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