{"id":44411,"date":"2024-07-18T11:24:27","date_gmt":"2024-07-18T09:24:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.linseis.com\/sin-categorizar\/capacidad-calorifica-especifica\/"},"modified":"2024-09-20T08:11:14","modified_gmt":"2024-09-20T06:11:14","slug":"capacidad-calorifica-especifica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wiki-es\/capacidad-calorifica-especifica\/","title":{"rendered":"Capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica"},"content":{"rendered":"\t\t
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\u00abLa capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica indica la capacidad de una sustancia para almacenar calor. Esta cantidad de sustancia corresponde a la cantidad de calor necesaria para calentar una cantidad dada de una sustancia a un grado Kelvin.\u00bb<\/p>

Con la ayuda de DSCs<\/strong><\/a>\u00a0se puede determinar la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica (en adelante, Cp) [3, apartado 6.2].
La capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica, sumando la masa, es una cantidad intensiva.
Indica cu\u00e1nto calor debe absorber una sustancia para aumentar su masa en una diferencia de temperatura definida.
La Cp depende de la temperatura y se calcula de la siguiente manera<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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donde se supone que la presi\u00f3n ambiente es constante [2, p. 118].\nLa unidad para la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica [3, p. 78] es <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tuna presi\u00f3n constante, indicada con el sub\u00edndice \u00abp\u00bb, es un requisito previo para realizar mediciones DSC correctas.\nAdem\u00e1s, la capacidad calor\u00edfica tambi\u00e9n puede representarse suponiendo un volumen constante, de nuevo denotado como Cv.\nA continuaci\u00f3n (Fig. 1) se ilustra una curva Cp t\u00edpica de una se\u00f1al de medici\u00f3n DSC con un supuesto aumento significativo de la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica en el transcurso de un proceso de fusi\u00f3n. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Figura 1: Resultado de una medici\u00f3n CP [4, p. 250]<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La raz\u00f3n del aumento del valor Cp mostrado es el car\u00e1cter endot\u00e9rmico de esta transici\u00f3n.\nEsto hace que el sistema de medici\u00f3n suministre m\u00e1s energ\u00eda para seguir el perfil de temperatura dado.\nSin embargo, esto no se corresponde con el Cp real y, por este motivo, se supone que la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica en la regi\u00f3n de una transici\u00f3n de fase es infinita. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Referenciar utilizando zafiro<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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El zafiro representa el patr\u00f3n m\u00e1s utilizado para la determinaci\u00f3n de los factores de correcci\u00f3n para la medici\u00f3n de la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica con DSC.\nEl cristal, formado por \u00f3xido de aluminio (en lo sucesivo, Al2O3), se presenta en forma natural.\nSin embargo, el zafiro tambi\u00e9n puede producirse sint\u00e9ticamente y con una calidad perfecta.\nLos cristales de zafiro producidos sint\u00e9ticamente suelen ser incoloros y, debido a su elevada temperatura de fusi\u00f3n de 2050 \u00b0C, inertes en el intervalo de temperaturas utilizado habitualmente para los DSC.\nLa producci\u00f3n artificial permite fabricar zafiro con gran exactitud y representa un est\u00e1ndar muy preciso.\nSin embargo, las muestras con capacidades calor\u00edficas espec\u00edficas muy diferentes pueden presentar desviaciones en las mediciones.\nEn este caso, debe utilizarse un patr\u00f3n con una capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica comparable. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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M\u00e9todos para determinar la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica mediante DSC<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Existen varios m\u00e9todos para determinar la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica mediante calor\u00edmetros diferenciales de barrido.\nA continuaci\u00f3n se presentan brevemente. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Medici\u00f3n cl\u00e1sica del CP mediante DSC<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La determinaci\u00f3n cl\u00e1sica de la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica mediante DSC se realiza en tres pasos.\nEn un primer paso, s\u00f3lo se calienta el crisol de la muestra correspondiente y, de este modo, se registra la curva cero correspondiente al experimento para compensar la inercia del sistema de medici\u00f3n.\nEn un segundo paso, se mide un material de referencia conocido con las mismas condiciones experimentales.\nEl requisito previo es que el material sea muy puro, est\u00e9 bien definido y sea inerte en el intervalo de temperatura deseado.\nAsimismo, debe disponerse de valores bibliogr\u00e1ficos de la capacidad calor\u00edfica del material de referencia en funci\u00f3n de la temperatura.\nEn un tercer paso, se mide la muestra que se va a investigar en las mismas condiciones experimentales.\nLa curva cero se resta en cada caso de las mediciones de referencia y de la muestra.\nA partir de la diferencia entre las dos curvas DSC, un factor de calibraci\u00f3n y la comparaci\u00f3n de los flujos de calor permiten calcular la determinaci\u00f3n de la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica seg\u00fan <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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[4, p. 119].\nPuedes ver una ilustraci\u00f3n de las tres curvas y del m\u00e9todo en la Fig.\n2. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Figura 2: Ilustraci\u00f3n de las tres mediciones DSC necesarias\n(a) y el perfil de calentamiento\n(b) para determinar la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica [4, p. 119]. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dado que se utilizan pesos de muestra muy peque\u00f1os, es necesario determinar con mucha precisi\u00f3n las masas del material de referencia y de la muestra.\nLos crisoles y el resto de condiciones ambientales deben mantenerse lo m\u00e1s id\u00e9nticos posible.\nDe lo contrario, se producir\u00e1n desviaciones en las mediciones, por lo que hay que tener cuidado de colocar el crisol y la muestra con precisi\u00f3n.\nEl material de referencia tambi\u00e9n debe ser similar a la muestra investigada en cuanto a peso inicial y capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica, para minimizar influencias como los gradientes de temperatura a trav\u00e9s de la muestra. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Medici\u00f3n de la CP modulada por temperatura mediante DSC<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Cuando se determina la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica mediante la medici\u00f3n de temperatura modulada, a la curva de temperatura se le superpone una onda sinusoidal.\nUn requisito previo para este m\u00e9todo de medici\u00f3n es que el DSC pueda seguir la temperatura modulada dada.\nEn consecuencia, el perfil de temperatura [4, p. 132] puede describirse como sigue: <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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De aqu\u00ed resulta el flujo de calor<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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con<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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[2, p. 187] por el que se aplica<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Si se eval\u00faa la DSC medida, la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica [1, p. 363] se calcula seg\u00fan<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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la inercia de los sistemas de medici\u00f3n y de los hornos limita la amplitud y provoca periodos largos.
\nPara obtener una buena resoluci\u00f3n de la capacidad calor\u00edfica resultante, hay que pasar por un n\u00famero suficientemente grande de periodos de modulaci\u00f3n, lo que hace que las mediciones lleven mucho tiempo. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Medici\u00f3n de la CP modulada por temperatura mediante DSC<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Cuando se determina la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica mediante la medici\u00f3n de temperatura modulada, a la curva de temperatura se le superpone una onda sinusoidal.\nUn requisito previo para este m\u00e9todo de medici\u00f3n es que el DSC pueda seguir la temperatura modulada dada.\nEn consecuencia, el perfil de temperatura [4, p. 132] puede describirse como sigue: <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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De aqu\u00ed resulta el flujo de calor<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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con<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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[2, p. 187] por el que se aplica<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Si se eval\u00faa la DSC medida, la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica [1, p. 363] se calcula seg\u00fan<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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la inercia de los sistemas de medici\u00f3n y de los hornos limita la amplitud y provoca periodos largos.\nPara obtener una buena resoluci\u00f3n de la capacidad calor\u00edfica resultante, hay que pasar por un n\u00famero suficientemente grande de periodos de modulaci\u00f3n, lo que hace que las mediciones lleven mucho tiempo. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Separaci\u00f3n de las partes reversible e irreversible de la se\u00f1al DSC<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Una se\u00f1al DSC puede dividirse en una parte reversible (abreviada como REV en lo sucesivo) y una parte no reversible (abreviada como NONREV en lo sucesivo) seg\u00fan<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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[5, p. 172].\nLa parte reversible de una se\u00f1al DSC incluye los efectos que se producen de forma reproducible, como las transiciones v\u00edtreas o los procesos de fusi\u00f3n [2, cap. 3.1.4].\nLos efectos irreversibles son los que se producen una sola vez en la muestra correspondiente, como la evaporaci\u00f3n del agua.\nCon ayuda de la medici\u00f3n modulada por temperatura, estas se\u00f1ales pueden separarse entre s\u00ed.\nSeg\u00fan la f\u00f3rmula para calcular la medici\u00f3n modulada por temperatura [5, p. 172], se puede suponer que <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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En consecuencia, la parte reversible puede describirse del siguiente modo.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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y la parte irreversible de una se\u00f1al DSC seg\u00fan<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Si se registr\u00f3 la se\u00f1al de medici\u00f3n modulada y se calcul\u00f3 la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica mediante DSC como en la medici\u00f3n CP de temperatura modulada, se puede calcular NONREV seg\u00fan<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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y, por tanto, REV tambi\u00e9n puede calcularse restando NONREV de la se\u00f1al DSC.\nSi se superponen efectos ajenos durante las mediciones, a menudo pueden asignarse y evaluarse claramente con ayuda de esta separaci\u00f3n.\nSin embargo, el tiempo y el esfuerzo necesarios son considerablemente mayores.\nLa Fig.\n3 muestra una representaci\u00f3n t\u00edpica de una se\u00f1al DSC con los componentes reversibles e irreversibles asociados. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Figura 3: Se\u00f1al DSC, componente de flujo t\u00e9rmico REV y NONREV del PET [5, p. 172]<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Medici\u00f3n de 3-Omega CP por DSC<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Otro m\u00e9todo para determinar la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica es el m\u00e9todo 3\u03c9.\nInventado por David Cahill, el m\u00e9todo utiliza un calentador excitado con velocidad angular \u03c9.\nEn realidad, el m\u00e9todo se utiliza para determinar la conductividad t\u00e9rmica [6, p. 19].\n\u00c9sta se determina mediante <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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y puede utilizarse junto con<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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se puede convertir [6, p. 69].\nAs\u00ed, midiendo el cambio peri\u00f3dico de temperatura en la muestra, es posible determinar c\u00f3mo de grande es la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica.\nSin embargo, dado que el m\u00e9todo est\u00e1 dise\u00f1ado para medir muestras de pel\u00edcula fina, que raramente se utilizan en las mediciones DSC convencionales, el m\u00e9todo apenas es adecuado para los instrumentos DSC convencionales. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Puedes determinar la capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica con los siguientes instrumentos de medici\u00f3n Linseis: Chip-DSC, DSC PT 1600, STA<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Literatura:<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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  1. B. Wunderlich, An\u00e1lisis t\u00e9rmico de materiales polim\u00e9ricos.\nBerl\u00edn, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005. <\/li>\n
  2. S. M. Sarge, G. W. H. H\u00f6hne und W. Hemminger, Calorimetr\u00eda: Fundamentos, instrumentaci\u00f3n y aplicaciones.\nWeinheim, Alemania: Wiley-VCH Verlag, 2014. <\/li>\n
  3. G. W. H. H\u00f6hne, W. Hemminger y H.-J. Flammersheim, Calorimetr\u00eda diferencial de barrido: Una Introducci\u00f3n para Profesionales. Berl\u00edn, Heidelberg: Springer, 1996.<\/li>\n
  4. G. W. H. H\u00f6hne, W. F. Hemminger y H.-J. Flammersheim, Calorimetr\u00eda diferencial de barrido, 2. Aufl. Berl\u00edn, Heidelberg: Springer, 2003.
    J. D. Menczel y R. B. Prime, An\u00e1lisis t\u00e9rmico de pol\u00edmeros.\nHoboken, N.J: John Wiley, 2009. <\/li>\n
  5. P. B\u00f6ckh y T. Wetzel, W\u00e4rme\u00fcbertragung: Grundlagen und Praxis, 5.\nAufl.\nBerl\u00edn: Springer Vieweg, 2014. <\/li>\n<\/ol>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    La capacidad calor\u00edfica espec\u00edfica indica la capacidad de una sustancia para almacenar calor.
    \nEsta cantidad material corresponde a la cantidad de calor necesaria para calentar una determinada cantidad de una sustancia en un Kelvin. <\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":12539,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[364],"tags":[],"class_list":["post-44411","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-wiki-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44411","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=44411"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44411\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/12539"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=44411"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=44411"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=44411"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}