A continuación, abordaremos ciertos términos relacionados con las propiedades de las sustancias líquidas, concretamente el agua, que nos permitirán conocer la energía necesaria para elevar su temperatura. CP, calor específico o capacidad calorífica del agua son algunos de los términos que nos hablan de las propiedades de este líquido y cuyo conocimiento es, como veremos, de vital importancia incluso para el planeta.
¿Qué es el CP del agua?
Cuando hablamos del CP del agua, nos referimos a la capacidad calorífica de este líquido a diferentes temperaturas. Se trata de una propiedad de los fluidos íntimamente relacionada con la cantidad de energía necesaria para que su temperatura aumente.
En el caso concreto del agua, para elevar su temperatura necesita absorber mucho calor, el cual constituye la fuente de energía, por unidad de masa. Este hecho es debido a que la capacidad calorífica del agua es muy elevada. A mayor capacidad, mayor cantidad de calor es necesaria para producir un aumento de la temperatura. Esta particularidad convierte al agua en un regulador de temperatura de dimensiones meteorológicas y climáticas.
El elevado CP del agua es el responsable de que aquellas comunidades que residen en zonas cercanas a grandes masas de agua, como las ciudades costeras, se calienten y se enfríen de modo más lento que las zonas de interior alejadas de mares o lagos, puesto que experimentan cambios de temperatura progresivos.
Dado que el planeta Tierra está constituido por un 70% del agua, la capacidad reguladora térmica del agua no se ciñe a zonas limítrofes con extensas masas de agua, si no que tiene un efecto global. Esta es la verdadera importancia del CP del agua.
¿Qué es el calor específico?
El calor específico define la cantidad de calor que necesita una sustancia para elevar su temperatura. Independientemente de la masa que tengamos, el calor específico nos dice la cantidad de energía que debemos aportar para aumentar la temperatura.
Este tipo de consideraciones se tienen muy en cuenta, por ejemplo, en el ámbito de la construcción, ya que aquellos materiales aislantes de calor específico alto habrían de combinarse con elementos presentes en calefactores con un calor específico bajo. Así se crea un equilibrio que se traduce en ahorro y eficiencia energética.
Si queremos establecer el calor específico del agua emplearemos, sirviéndonos del Sistema Internacional de Unidades, la unidad Julios por Kilogramo y por Kelvin.
¿Cuál es el valor del CP del agua?
La cifra que expresa el CP del agua equivale a 4186 julios/kilogramo ºC.
A la hora de abordar el CP del agua, hemos mencionado que la capacidad calorífica del agua es muy elevada. De hecho, el CP del agua es más alto que el que podamos encontrar en cualquier otra sustancia común. Un ejemplo muy significativo consiste en colocar, a pleno sol y durante un periodo de tiempo considerable, un cubo lleno de agua. Transcurrido el tiempo establecido, el agua se habrá calentado, pero ni de lejos lo suficiente como para quemarnos. En cambio, si situamos una chapa de metal y la dejamos bajo el sol, es muy recomendable protegernos con unos buenos guantes a la hora de recogerla. Este hecho se explica por la capacidad calorífica de ambos.
Gracias a lo elevado de su CP, el agua actúa como regulador de temperatura a nivel meteorológico y climático, tal y como hemos mencionado anteriormente. Las distintas variaciones de temperatura determinan si el agua absorbe o pierde calor. Esta propiedad es de vital importancia para los seres vivos, puesto que el agua consigue reducir los cambios bruscos de su calor corporal al convertirse en un regulador térmico.
CP del vapor de agua
El vapor de agua es el gas resultante del proceso de evaporación o ebullición del agua líquida o por sublimación del hielo. Es el responsable de la humedad ambiental.
Del mismo modo que se necesita mucho calor para elevar la temperatura del agua líquida, habremos de aportar elevadas temperaturas para evaporar cierta cantidad de agua. Este fenómeno de la evaporación nos permite transformar el agua en estado líquido a gaseoso.
La cifra que expresa el CP del vapor de agua equivale a 4180 julios/kilogramo ºC. El calor al que habremos de llegar y, por tanto, la energía necesaria para producir la evaporación, la alcanzaremos en el punto de ebullición del agua: 100ºC o 212 ºF.
Qué es la viscosidad del agua en CP
Antes de establecer la viscosidad del agua en CP, abordaremos brevemente qué es esta propiedad que tiene el agua y cuál es su importancia.
Lo cierto es que la viscosidad es una propiedad común entre todos los fluidos. En términos generales, la viscosidad es la resistencia al movimiento de los líquidos y algunos gases. Es la propiedad que explica por qué tardamos más tiempo en verter a un recipiente la misma cantidad de miel que de agua. Este hecho está relacionado con la viscosidad de la primera, más elevada que la del agua.
A diferencia de lo que ocurría en cuanto al calor específico del agua, la viscosidad de este líquido es menor y bastante más baja que la de otros fluidos. Su baja viscosidad permite, por ejemplo, algo tan vital y cotidiano como es que el agua circule a través de nuestros capilares. Estamos, por tanto, ante uno de los factores más determinantes para la vida.
Los cambios en la temperatura o la mezcla del agua con otras sustancias, afectan a su grado de viscosidad. Se ha demostrado que ciertos comportamientos o ambientes en los que se mueve el ser humano, pueden influir en la dinámica de esta propiedad de los líquidos. Para ejemplificar estos datos, tenemos el calentamiento global y la emisión de gases de efecto invernadero los cuales han generado un gran impacto en la salinidad de los mares, alterando su viscosidad y, por consiguiente, el movimiento de las corrientes oceánicas y marinas.
Capacidad calorífica del agua
También denominada capacidad térmica, es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema y el cambio de temperatura que experimenta. En este sentido, la capacidad calorífica puede servirnos como una medida de inercia térmica. La capacidad calorífica es una propiedad extensiva de la materia y supone la base del anterior mencionado calor específico. Al tratarse de una propiedad extensiva, como puede ser el peso, el volumen o la fuerza, la capacidad calorífica dependerá proporcionalmente de la masa o cantidad de materia.
La capacidad calorífica del agua en estado líquido (alrededor de 25ºC) es de 4,184 julios/kilogramo. Por su parte, si nos encontramos con el agua en estado sólido (0ºC), su capacidad calorífica volumétrica será de 2,100 julios/kilogramo. Estos datos nos permiten conocer cuánta energía, es decir, cuánto calor habremos de aportar para elevar la temperatura.
Podemos medir la capacidad calorífica del agua a diferentes temperaturas basándonos en la unidad de medida J/Kg. Puede ocurrir que, pese a que la temperatura de una sustancia varíe, no se produzca un cambio en el estado. En tal caso no se utilizaría esa fórmula, sino Q=mc AT, esto es: Q es el calor; m sería la masa, AT equivale a cambio de temperatura y c significa valor específico.