Calor específico y conductividad térmica

Calor específico y conductividad térmica

Autor: Rointe


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¿Has oído hablar sobre del calor específico y conductividad térmica? Aquí te responderemos a preguntas como ¿Qué es el calor específico?, ¿Cómo calcular el calor específico? o ¿Qué es la conductividad térmica?

Cuando tenemos en mente instalar un sistema de calefacción en nuestro hogar, debemos tener claro dos conceptos: calor específico y conductividad térmica, ya que nos ayudarán a elegir debidamente el sistema más adecuado para nuestro hogar. Dicho esto, empecemos con las definiciones de calor específico y conductividad térmica.

🔥 Calor específico definición

El calor específico es la cantidad de calor que hay que aplicar a una unidad de masa, como por ejemplo un metal, un plástico o la madera, para aumentar su temperatura en un grado, aunque también hay otras unidades de medida. A este término también le podemos llamar capacidad calorífica o capacidad térmica.

Pongamos un ejemplo.

Imaginemos que tenemos un radiador instalado y el material del que está hecho es de aluminio, un gran conductor del calor y muy económico.

Este radiador aporta calidez gracias a una resistencia que calentando un fluido térmico, este calienta el aluminio y genera calor a la estancia.

¿Qué pasaría si el material del radiador fuera de madera?

Pues sencillamente, al ser un material con un calor específico mucho mayor, necesitaría mucha más cantidad de calor para elevar su temperatura y generar un confort y calidez similar, pero ni de lejos lo conseguiría, por el contrario, aportaría mucho menos calor a la estancia y sería un sistema mucho menos eficiente energéticamente ya que necesitaría más energía para ser efectivo.

De este modo, cuando cubrimos nuestros radiadores con muebles le estamos restando gran parte de funcionalidad al radiador, a parte de entorpecer la convención natural del aire. Es así que el calor específico en la elección de los materiales tanto de los sistemas de calefacción como los de aislamiento son muy importantes a la hora de realizar un proyecto de calefacción.

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➕ Cómo calcular el calor específico

El calor específico de una unidad de masa se denomina con la letra “c” y se define como la cantidad de calor que hay que aplicarle para elevar su temperatura.

La fórmula para calcular calor específico es Q=mcΔt.

Q = La cantidad de energía calorífica perdida o ganada (J)
m = La masa de la sustancia (kg)
c = La capacidad calorífica específica de la sustancia (J/kg•⁰C)
ΔT = El cambio de temperatura de la sustancia (°C)

⇨ Tabla calor específico

Material
J/(kg·K)
Aceite vegetal
2000
Hielo (-10 °C a 0 °C)
2093
Agua (0 °C a 100 °C)
4186
Hierro/Acero
452
Aire
1012
Hormigón
880
Alcohol etílico
2460
Latón
380
Alcohol metílico
2549
Litio
3560
Aluminio
897
Madera
420
Amoniaco (líquido)
4700
Magnesio
1023
Arena
290
Mármol
858
Asfalto
920
Mercurio
138
Azufre
730
Metano (275 K)
2191
Benceno
1750
Níquel
440
Calcio
650
Esta es una tabla de calor específico de algunos materiales
Material
J/(kg·K)
Nitrógeno
1040
Cinc
390
Oro
129
Cobre
387
Oxígeno
918
Diamante
509
Plata
236
Dióxido de carbono (gas)
839
Plomo
128
Estaño
210
Potasio
750
Etilen glicol
2200
Sodio
1230
Gasolina
2220
Tejido humano
3500
Grafito
710 T
ierra (típica)
1046
Granito
790
Vapor de agua (100 oC)
2009
Helio (gas)
5300
Vidrio (típico)
837
Hidrógeno (gas)
14267
Esta es una tabla de calor específico de algunos líquidos y metales

⚡ Conductividad térmica

El coeficiente de conductividad térmica es una característica que mide la capacidad de conducir el calor de cada material, en otras palabras, la propiedad física de los materiales para transfecir calor desde sus própias moléculas a otras con las que se encuentra en contacto o están cercanas.

Como podemos ver en la siguiente tabla, cada material tiene una conductividad térmica diferente. Por ejemplo, el aire tiene una conductividad térmica muy baja y es el aluminio el material que posee una mejor relación entre conductividad y coste.

⇨ Tabla de conductividad térmica de los materiales

Material
Conductividad Térmica W/(m k)
Plata
406,1 – 418,7
Cobre
372,1 – 385,3
Oro
308,2
Aluminio
209,3
Hierro
80,2
Acero
47 – 58
Ladrillo
0,8
Agua
0,58
Aire
0,024

El aire tiene una conductividad térmica muy baja, por eso se crean cámaras de aire en las paredes y muros de los edificios como aislante. Sin embargo, el aluminio gracias a su relación coste y conductividad térmica se convierte en un material excepcional para la construcción de radiadores eléctricos.

Radiadores de aluminio Rointe

✨ Factores que influyen en la conductividad térmica

El calor es la transferencia de energía cinética de un medio u objeto a otro, o de una fuente de energía a un medio u objeto. Dicha transferencia de energía puede ocurrir de tres maneras: conducción, convección y radiación.

Imagen de convección, radiación y conducción.
Representación de Conveción, radiación y conducción de un radiador eléctrico Rointe.

Convección

La convección se produce a través de un fluido (aire, agua, etc) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos cuyas partículas pueden desplazarse, sea por movimiento natural (convección natural) o por circulación forzada (con ayuda de ventiladores, bombas, etc).

Radiación

Se denomina radiación térmica o radiación calorífica al calor emitido por un cuerpo debido a su temperatura.

Conducción

Consiste en la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos a través del contacto directo de sus partículas, de manera que ambos cuerpos tienden a igualar sus temperaturas.