Capacidad calorífica (I). - Reforma de la Educación Secundaria

Capacidad calorífica (I).
En ésta y la siguiente actividad explicaremos el concepto de capacidad calorífica, conocida
también como el calor específico.
Para aumentar la temperatura de un material se le debe suministrar calor. Para disminuir la
temperatura de un material se le debe __________ calor.
Imagina un experimento con cuatro materiales (agua, vidrio, oro e hidrógeno ), cada uno
con una masa de un kilogramo. Se calientan estos materiales de 10°C a 40°C y se mide el
calor necesario para hacer esto. La tabla siguiente da estos datos:
Material:
Calor necesario
para elevar temp.
de 10 °C a 40°C
Agua 30 kcal
Vidrio 6 kcal
Oro 1 kcal
Hidrógeno 100 kcal
¿Cuál de ello s absorbió la menor cantidad de calor? _______________
¿Cuál de ellos absorbió la mayor cantidad de calor? _______________
La capacidad calorífica de un material es una medida de su poder para retener calor.
¿Cuál de los materiales en la tabla tiene la menor capacidad calorífica? _______________
¿Cuál de los materiales en la tabla tiene la mayor capacidad calorífica? _______________
¿Cuál tiene una mayor capacidad calorífica, el vidrio o el agua? _______________
Del experimento anterior observamos que un kilogramo de agua necesitó 30 kcal
(kilocalorías) para elevar su temperatura de 10°C a 40°C (éste es un aumento de 30°C).
Con estos datos contesta las preguntas siguientes.
¿Cuánto calor necesita un kilogramo de agua para aumentar su temperatura 15°C?
_________________________________________________________________________
¿Cuánto calor necesita un kilogramo de agua para aumentar su temperatura 1°C?
_________________________________________________________________________
La capacidad calorífica del agua es de 1 kcal por kg por °C
¿Cuánto calor necesitarán 3 kilogramos de agua para aumentar su temperatura 30°C?
_________________________________________________________________________

¿Cuántas calorías (no kilocalorías) se necesitan para elevar 1°C la temperatura de un gramo
(no kilogramos) de agua? ____________________________________________________
También, del mismo experimento observamos que un kilogramo de vidrio necesitó 6 kcal
para elevar su temperatura 30°C. Con estos datos contesta las preguntas siguientes:
¿Cuánto calor necesita un kilogramo de vidrio para aumentar su temperatura 15°C?
(sugerencia: 15°C es la mitad de 30°C) _________________________________________
¿Cuánto calor necesita un kilogramo de vidrio para aumentar su temperatura 1°C?
_________________________________________________________________________
La capacidad calorífica del vidrio es de 0.2 kcal por kg por °C
¿Cuánto calor necesitarán 3 kilogramos de vidrio para aumentar su temperatura 30°C?
_________________________________________________________________________
¿Cuántas calorías (no kilocalorías) se necesitan para elevar 1°C la temperatura de un gramo
(no kilogramos) de vidrio? ___________________________________________________
¿Cuánto calor necesita un kilogramo de hidrógeno para aumentar su temperatura 15°C?
(sugerencia: 15°C es la mitad de 30°C) _________________________________________
¿Cuánto calor necesita un kilogramo de hidrógeno para aumentar su temperatura 1°C?
_________________________________________________________________________
La capacidad calorífica del hidrógeno es de kcal por kg por °C
¿Cuánto calor necesitarán 3 kilogramos de hidrógeno para aumentar su temperatura 30°C?
_________________________________________________________________________
¿Cuántas calorías (no kilocalorías) se necesitan para elevar 1°C la temperatura de un gramo
(no kilogramos) de hidrógeno? ________________________________________________
De acuerdo a los datos del experimento de la hoja anterior,
La capacidad calorífica del oro es de kcal por kg por °C
Define con tus propias palabras que se entiende por “capacidad calorífica”: _____________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Discútelo con tu profesor y con todo el grupo para dar una definición más precisa.

Capacidad calorífica (II).
Recordarás que en la actividad anterior encontramos que las capacidades caloríficas del
agua, vidrio, oro e hidrógeno son:
Material:
Capacidad calorífica
(kcal por kg por °C)
o (cal por g por °C)
Agua 1
Vidrio 0.2
Oro 0.03
Hidrógeno 3.3
¿Cuánto calor necesita absorber un kilogramo de agua para aumentar su temperatura 1°C?
_________________________________________________________________________
¿Cuánto calor necesita absorber un kilogramo de vidrio para aumentar su temperatura 1°C?
_________________________________________________________________________
Realicemos otro experimento con estos materiales. Tomemos un kilogramo de cada uno de
ellos y calentémoslos, dándoles a cada uno, una cantidad fija de calor de 3 kcal.
¿En cuál de ellos crees que se elevará más su temperatura? _______________ Explica:
_________________________________________________________________________
¿En cuál de ellos crees que se elevará menos su temperatura? _______________ Explica:
_________________________________________________________________________
Del dato de que se suministró en el experimento 3 kcal de calor y de la capacidad calorífica
del agua contesta: ¿cuántos grados se elevará la temperatura del agua? _______________
Hagamos ahora algunos cálculos sencillos para el caso del vidrio y del oro.
Por ejemplo, para el vidrio, cada 0.2 kcal suministradas, aumentará su temperatura en un
grado. Queremos saber cuántos grados aumentará la temperatura del vidrio para las 3 kcal
recibidas en el experimento. Plantea una regla de tres para contestar esto:
¿Cuántos grados se elevará la temperatura del vidrio? _____________________________
De igual forma, contesta, ¿cuántos grados se elevará la temperatura del oro? __________
Aproximadamente, ¿cuántos grados se elevará la temperatura del hidrógeno? __________
De los resultados anteriores se puede afirmar que:
Al suministrar una cantidad fija de calor a un kilogramo de un material, entre mayor
sea su capacidad calorífica, _________________________será su aumento de temperatura.

¿Qué pasa cuando se mezclan dos materiales con diferentes temperaturas? Por ejemplo,
supongamos que tenemos un kilogramo de agua a 20°C en un recipiente aislado y que se
introduce en ella un kilogramo de oro a 220°C. Contesta lo siguiente:
¿Cuál de ellos se enfriará? ___________________________________________________
¿Cuál de ellos se calentará? __________________________________________________
En equilibrio, “al final”, ¿las temperaturas de ambos serán iguales o diferentes?
_________________________________________________________________________
¿Cuál de ellos recibirá calor del otro? __________________________________________
¿Cuál de ellos cederá calor al otro? ____________________________________________
Podemos decir entonces que.
La cantidad de calor cedido por uno es igual a la cantidad de calor recibido por el otro.
¿Por qué? _________________________________________________________________
Realizando algunos cálculos se puede determinar que la temperatura final de la mezcla será
de aproximadamente 26°C. De acuerdo a esto:
¿Cuántos grados se calentó el agua? ___________________________________________
¿Cuántos grados se enfrió el oro? _____________________________________________
La capacidad calorífica del oro es mucho menor que la del agua. Sobre esta base, explica
por qué el agua se calentó poco y el oro se enfrió mucho:
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Aproximadamente, ¿cuántas kilocalorías recibió el agua si se calentó 6°C y su capacidad
calorífica es de 1 kcal por kg por °C? __________________________________________
Aproximadamente, ¿cuántas kilocalorías cedió el oro? ____________________________
De la misma manera, analiza la situación siguiente. Supongamos que tenemos un kilogramo
de agua a 20°C en un recipiente aislado y que se introduce en ella un kilogramo de vidrio a
500°C (haciendo los cálculos necesarios podemos obtener que la mezcla se equilibra en
100°C).
¿Cuántos grados se calentó el agua? __________________________________________
¿Cuántos grados se enfrió el vidrio? __________________________________________
¿Cuántas kilocalorías recibió el agua si su capacidad calorífica es de 1 kcal por kg por °C?
________________________________________________________________________

¿Cuántas kilocalorías cedió el vidrio si su capacidad calorífica es de 0.2 kcal por kg por °C?
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Da algunas conclusiones generales sobre mezclas de materiales a diferentes temperaturas.
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