¿Qué es la capacidad calorífica específica?
El sol golpea sin piedad la tierra. La energía, en forma de luz y calor, bombardea nuestro planeta a diario, particularmente en las regiones tropicales cercanas al ecuador. Sin embargo, incluso los cuerpos de agua pequeños, como lagos y arroyos, permanecen principalmente en fase líquida. No vemos nuestros lagos, ríos u océanos hirviendo en la superficie de la tierra. La razón de esto es una propiedad del agua llamada capacidad calorífica específica.
La capacidad calorífica específica es la cantidad de calor que puede absorber una sustancia antes de que cambie de temperatura. El calor es la cantidad de energía térmica presente, mientras que la temperatura es la rapidez con la que se mueven las moléculas en la sustancia (una medida de la energía cinética de una sustancia). Cuando calienta una sustancia, las moléculas se mueven más rápido. A medida que las moléculas se mueven más rápido, se separan más y la temperatura aumenta.
Si se puede poner mucho calor en una sustancia, pero no aumenta mucho la temperatura, esa sustancia tiene una alta capacidad calorífica específica. Si agrega calor a una sustancia y la temperatura aumenta rápidamente, es una sustancia con un calor específico bajo. El calor específico es vital para la vida en la Tierra, cómo calentamos y enfriamos nuestros hogares, así como para la producción de electricidad. Hoy, veremos el calor específico del agua y otros solventes.
Capacidad calorífica específica del agua
El agua es uno de los disolventes más asombrosos de la Tierra. La vida no puede existir sin agua. Más allá de sus propiedades químicas únicas, la alta capacidad calorífica específica del agua es esencial para regular las temperaturas globales.
El agua tiene un calor específico elevado.
¿Qué es la Capacidad Calorífica de una Sustancia?
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Eso significa que por cada 4,184 J de energía añadida a un gramo de agua, la temperatura del agua aumentará en un grado Celsius. Ésta es una de las capacidades caloríficas específicas más altas de todos los disolventes.
¿Cómo es esto esencial para la vida en nuestro planeta? Como dijimos anteriormente, nuestros océanos no hierven a pesar del intenso calor del sol. Esto se debe a la alta capacidad calorífica específica del agua. El agua puede absorber mucha energía sin cambiar mucho de temperatura. Entonces, la gran cantidad de agua en la tierra absorbe mucho calor del sol, pero la temperatura de esa agua permanece relativamente estable, lo que le permite permanecer líquida. Si el agua tuviera una capacidad calorífica específica baja, nuestros océanos y mares hervirían y se secarían y la vida en la Tierra no sería posible.
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Los seres humanos se benefician no solo de la alta capacidad calorífica específica del agua en un sentido ecológico, sino que también la hemos aprovechado para fines industriales. La energía nuclear se ha utilizado como alternativa a la quema de combustibles fósiles para la producción de electricidad. Sin embargo, las reacciones nucleares producen enormes cantidades de energía (gran parte de ella en forma de calor) y deben controlarse estrictamente para evitar una fusión nuclear. El agua se utiliza como refrigerante para eliminar el exceso de calor del reactor.
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Capacidad calorífica específica de otros disolventes
Entonces, ¿cómo se compara el agua con otros disolventes útiles?
Amoníaco
Si alguna vez ha disfrutado de un vaso de leche fría o un tazón de helado, ha dependido de un disolvente llamado amoníaco para mantener frescos sus productos lácteos. El amoníaco tiene un calor específico de:
¿Por qué el punto de ebullición del agua es tan importante para la vida en la Tierra?
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Esto es un poco más alto que el agua. El amoníaco se usa comúnmente como refrigerante en grandes sistemas de refrigeración, como la industria de procesamiento de alimentos que fabrica y almacena productos lácteos y otros productos alimenticios perecederos. Debido a su alta capacidad calorífica específica, es capaz de absorber grandes cantidades de calor, pero experimenta pocos cambios de temperatura, lo que mantiene frías nuestras golosinas congeladas.
Etanol
El etanol tiene un calor específico de:
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Esto es menos que agua o amoníaco. Con su bajo calor específico, el etanol generalmente no se usa como refrigerante como el amoníaco o el agua. Sin embargo, sus propiedades químicas lo hacen útil como solvente en barnices, pinturas y otros químicos industriales.
Acetona
La acetona (a 25 C) tiene un calor específico de:
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Esto es similar al etanol. Al igual que el etanol, la acetona no se utiliza como refrigerante, pero es un buen disolvente. Se usa comúnmente como diluyente de pintura, quitaesmalte de uñas y en la producción de algunos plásticos.
¿Cómo afecta la Ebullición en la Desalinización del Agua?
Mercurio
El mercurio tiene un calor específico muy bajo:
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Esto significa que se necesita muy poco calor para que la temperatura del mercurio aumente rápidamente. Durante muchos años, el mercurio se utilizó en termómetros líquidos debido a su bajo calor específico y otras propiedades químicas. El mercurio es muy sensible a los pequeños cambios de calor. A medida que aumenta el calor, la temperatura del mercurio también aumenta rápidamente, lo que hace que se expanda y llene el termómetro. Así es como leemos la temperatura. Sin embargo, el mercurio es tóxico y ahora la mayoría de los termómetros están llenos de alcohol o utilizan tecnología digital.
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Resumen de la lección
La capacidad calorífica específica es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia. El agua tiene una alta capacidad calorífica específica y es esencial para estabilizar las temperaturas en la Tierra y es útil en la industria para reacciones de enfriamiento que producen grandes cantidades de calor, como las que usamos para generar electricidad. El amoniaco también tiene una alta capacidad calorífica específica y se utiliza como refrigerante. El etanol y la acetona tienen una capacidad calorífica específica menor que el agua y son útiles como disolventes. El mercurio tiene una capacidad calorífica específica muy baja y es útil en termómetros.
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