I. ALGO SOBRE LA TERMODIN�MICA. �QU� ES EL CALOR ESPEC�FICO?

UNA experiencia muy com�n ocurre cuando ponemos al fuego una olla que contiene agua: despu�s de cierto tiempo, el agua se calienta. Esto quiere decir que su temperatura aumenta. Se puede verificar f�cilmente esta afirmaci�n poniendo dentro del agua un term�metro. Nos daremos cuenta de que, efectivamente, la temperatura aumenta. Tambi�n sabemos, de nuestra experiencia, que mientras m�s tiempo dejemos el agua sobre la llama, m�s aumentar� su temperatura.

�C�mo se puede describir este experimento que nos es tan familiar? En este caso hay una transferencia de calor de la llama al agua. Esto significa que la llama transfiere energ�a al agua. Claramente, mientras m�s tiempo dejemos el agua sobre la llama, m�s energ�a se transferir�, es decir, habr� mayor transferencia de calor. En estas circunstancias, el agua absorbe esta energ�a y como consecuencia, responde aumentando su temperatura.

Sup�ngase ahora que hacemos lo siguiente. Tomemos la misma cantidad, por ejemplo, un kilogramo, de dos sustancias distintas, digamos agua y aluminio (figura 1); las colocamos sobre una llama el mismo intervalo de tiempo, digamos quince minutos y ponemos cada una de las sustancias en contacto con un term�metro. Al principio ambas sustancias tienen la misma temperatura, por ejemplo, la ambiente (figura 1(a)). Al finalizar el intervalo de tiempo leemos los term�metros (figura (b)) y observamos dos cosas:

Figura 1. Distintas sustancias tienen distintas capacidades de absorber calor.

i) Las dos sustancias aumentaron sus temperaturas.

ii) Los aumentos que experimentaron cada una de las sustancias no fueron los mismos. As�, por ejemplo, el agua habr�a aumentado su temperatura en 12�C, mientras que el aluminio en 55�C.

Lo anterior nos indica que el agua y el aluminio absorbieron el calor que les transfiri� la correspondiente llama. La cantidad de calor absorbida por cada una de las sustancias fue la misma, ya que estuvieron colocadas de la misma forma sobre llamas id�nticas y durante los mismos intervalos de tiempo.

La segunda conclusi�n nos indica que cada una de las sustancias respondi� de manera diferente a la misma cantidad de calor transferida. Una de ellas, el aluminio, experiment� un cambio de temperatura mayor que la otra sustancia, el agua.

La experiencia anterior nos hace ver que las sustancias tienen, entonces, una propiedad que es la de cambiar su temperatura a causa de una absorci�n de calor. Esta propiedad se mide por medio de la capacidad calor�fica. Por tanto, la capacidad calor�fica del agua es distinta a la del aluminio.

Por otro lado, nos damos cuenta que si colocamos en estufas id�nticas, durante el mismo intervalo de tiempo, dos cantidades distintas de la misma sustancia, por ejemplo agua, cada una de las muestras aumentar� su temperatura en cantidades distintas. As� por ejemplo, si colocamos en la misma estufa de antes 1 kg de agua y en la otra, 20 kg de agua, despu�s de quince minutos la primera muestra habr� aumentado su temperatura en 12�C, mientras que la Otra habr� aumentado solamente 0.6�C. Esto es claro, pues las mismas cantidades de calor fueron transferidas a cantidades distintas de agua. A pesar de haber encontrado dos aumentos de temperatura distintos, no podr�amos decir en este caso que las dos muestras de agua tienen distintas capacidades de absorber calor, pues ambas est�n formadas de la misma sustancia. Para poder hablar, sin riesgo de confusi�n, sobre la propiedad de absorber calor que tiene una sustancia se define el calor espec�fico como la cantidad de calor que es necesario que absorba un gramo de una sustancia para aumentar su temperatura en 1�C.

De lo anterior se puede afirmar que cada sustancia tiene un calor espec�fico bien determinado. Los valores num�ricos del calor espec�fico de distintas sustancias son distintos. As�, por ejemplo, el calor espec�fico del agua es

Calor espec�fico del agua = 1caloría / gramo (°C)

Esto quiere decir que para que un gramo de agua aumente su temperatura un grado cent�grado es necesario transferirle una calor�a de energ�a t�rmica. El calor espec�fico del aluminio es 0.219 calor�a/gramo (*C), o sea, que para que un gramo de aluminio aumente su temperatura en 1�C se tienen que transferir 0.219 calor�as. De manera an�loga, cada sustancia tiene un valor particular del calor espec�fico.

Hasta este punto hemos hablado solamente del caso en que se transfiere calor de una fuente, como por ejemplo una llama, a una sustancia. En este caso la sustancia absorbe calor. Tambi�n puede ocurrir que una sustancia transfiera calor a otra, por ejemplo, si se tiene un vaso con agua caliente y lo dejamos a la intemperie, sabemos que el agua se enfr�a. Es decir, el agua disminuye su temperatura. En este caso, el agua transfiere calor a la atm�sfera. Se dice que el agua emiti� calor. Al igual que en el caso de la absorci�n, se puede llegar al concepto de calor espec�fico para la emisi�n, que ser�a el calor necesario que debe emitir un gramo de una sustancia para disminuir su temperatura en 1�C. Pues resulta que los calores espec�ficos tanto de absorci�n como de emisi�n de una sustancia son iguales. En consecuencia solamente se habla de calor espec�fico sin especificar si es de absorci�n o de emisi�n.