Para estimar un intercambio de calor no basta con conocer una temperatura. Hace falta su cambio, la masa y un calor específico apropiado. Esta guía usa un supuesto editable de c = 4180 J/(kg·K) y propone ejemplos de calentamiento y enfriamiento sin cambio de fase. La herramienta conserva el signo del calor y convierte diferencias de temperatura correctamente.
1. Introduce el cambio de temperatura
Calcula primero ΔT = T_final − T_inicial. Pasar de 20 °C a 40 °C da una diferencia de 20 °C, equivalente a 20 K. No introduzcas la temperatura final como si fuese esa diferencia. La herramienta no recibe temperaturas absolutas y no comprueba por sí sola el cero absoluto ni si el intervalo cruza una temperatura de fusión o ebullición.
2. Multiplica masa, calor específico y diferencia
Con m = 2 kg, c supuesto de 4180 J/(kg·K) y ΔT = 20 K, Q = 2 × 4180 × 20 = 167200 J, equivalentes a 167,2 kJ. El dato c es editable: depende del material, fase y condiciones. Este valor de ejemplo es una aproximación elegida para practicar, no una propiedad exacta de cualquier agua o sustancia.
Q = mcΔT; ΔT = T_final − T_inicialEl cambio de temperatura determina el signo de Q
Calentamiento y enfriamiento usan la misma relación y conservan el signo. El calor específico del ejemplo es un supuesto, no una identificación automática del material.
Comprueba la idea: ¿Para convertir una diferencia de 36 °F hay que restar 32?
Ver la explicación
No. Una diferencia de 36 °F equivale a 20 K o 20 °C de diferencia; se multiplica por 5/9. El ajuste de 32 corresponde a temperaturas absolutas escritas en Fahrenheit, no a sus diferencias.
3. Conserva el signo al enfriar
Si la misma masa baja diez kelvin, ΔT = −10 K y Q = −83600 J. El signo negativo indica energía cedida por el sistema según la convención utilizada; el positivo indica energía recibida. La práctica mantiene m y c, y recorre ΔT de −20 a 60 K sobre ejes fijos. La recta pasa por el origen y muestra los dos signos.
Práctica interactiva
Calienta o enfría la misma masa
m = 2 kg y c supuesto = 4180 J/(kg·K). ΔT de −20 a 60 K; ejes fijos para diferencia y calor.
Con ΔT = 20 K, Q = 167200 J.
4. Convierte diferencias sin sumar desplazamientos
Las diferencias en K y °C tienen el mismo valor numérico. Para diferencias en °F, multiplica por 5/9 al pasar a K: 36 °F de diferencia dan 20 K. Aquí no se suma ni resta 32. El calor específico acepta J/(kg·K), kJ/(kg·K) y J/(g·K); las dos últimas unidades tienen un factor mil respecto a la primera.
5. Despeja masa, calor específico o cambio
ΔT = Q/(mc) admite cero y valores negativos. En cambio, m = Q/(cΔT) y c = Q/(mΔT) deben ser positivos, por lo que Q y ΔT no nulos comparten signo. Si ambos son cero, esos dos despejes no tienen valor único. Si ΔT es cero y Q no lo es, el modelo de calor sensible no resuelve el proceso.
6. Revisa qué proceso estás aproximando
La relación supone c constante, una misma fase y un proceso donde ese calor específico represente las condiciones. Para un gas importa si se usa capacidad a presión o volumen constante. No se incluyen calor latente, trabajo mecánico adicional, pérdidas al entorno ni recipientes de otra masa. Tampoco se calcula tiempo de calentamiento, coste eléctrico o eficiencia; esas preguntas requieren más datos.
Ponlo en práctica