3.1 Calentando sustancias
Está claro que cuando comunicas energía en forma de calor a una sustancia, consigues que se caliente; es decir, que aumente la temperatura a la que se encuentra.
Pero ¿de qué factores cuánto se calienta, la variación de temperatura producida?
En primer lugar, parece lógico que cuanto mayor es la masa del objeto, más partíclas tienen que aumentar su energía cinética, por lo que se necesita más calor para aumentar su temperatura un valor determinado. Por ejemplo, para aumentar 1 ºC la temperatura de 1000 g de agua se necesitan 1000 calorías, exactamente 100 veces más calor que el necesario para aumentar 1 ºC la temperatura de 10 g de agua (10 calorías).
Por lo tanto, podemos decir que para aumentar la temperatura de un objeto necesitaremos aportar más calor cuanta más masa tenga.
Por otro lado, unos objetos necesitan más suministro de calor que otros para aumentar un determinado valor su temperatura. Por ejemplo, hay que proporcionar más calor para aumentar 1 ºC la temperatura de 1 g de agua que para aumentar 1 ºC la temperatura de 1 g de alcohol.
Actividad
Factores de los que depende la cantidad de calor necesaria para calentar un objeto
El calor necesario para aumentar la temperatura de un cuerpo un valor determinado depende de la masa del objeto y de su naturaleza.
Actividad de Lectura
Dependencia de la masa de la sustancia
 |
Vamos a diseñar un experimento para comprobar que el aumento de temperatura de una sustancia depende de la cantidad de masa del objeto. Se trata de demostrar que cuando aportamos la misma cantidad de calor a una sustancia, la temperatura se eleva más rápidamente en el caso de tener menor masa y más lentamente cuando la masa del objeto es mayor.
Con ese fin, dispones de 3 vasos de precipitados de 100 cm3 a los que vas añadir 25 cm3, 50 cm3 y 75 cm3 de agua a la temperatura del laboratorio. Las marcas del vaso son suficientes como medida aproximada.
También tienes una placa eléctrica, tres termómetros y un soporte para colgarlos sin que toquen el fondo del vaso con líquido.
Enciende la placa a potencia media y realiza medidas cada 30 segundos hasta que se alcancen los 60 ºC. En el grupo de trabajo uno de los miembros mide los tiempos y otros tres hacen la lectura y anotación de las tres temperaturas.
Anota los datos utilizando las tablas de recogida de datos temperatura
(ºC) y tiempo(s) para cada masa de agua y elabora las tres gráficas
temperatura (ºC)/tiempo(s).
Compara las tres gráficas. ¿Qué conclusiones obtienes?
Actividad de Lectura
Calentando distintas sustancias
Ahora vas a trabajar con un laboratorio virtual para ver la influencia no solo de la masa sino también del tipo de sustancia y de la potencia de la placa calefactora. Las tres sustancias con las que vas a trabajar son agua, alcohol y benceno, y puedes elegir entre tres masas y también entre tres potencias.
Determina la influencia de la masa y de la potencia de la placa calefactora en la temperatura alcanzada al cabo de un cierto tiempo. ¿Qué sustancia se calienta con mayor facilidad? ¿Y cuál es la más difícil de calentar? Si quisieras usar uno de los líquidos como aislante térmico ¿cuál elegirías?
Ejemplo o ejercicio resuelto
Calentando agua (III)
Tienes dos recipientes con agua, uno con 500 g y otro con 1 kg, a 20 ºC en los dos casos. Si los colocas en el mismo calentador ¿cuál alcanzará antes los 50 ºC?