Conductividad térmica y calor específico: análisis de situaciones

Hipótesis sobre el enfriamiento de la leche en tazas de aluminio y plástico.

La leche caliente se transfiere al vaso y al aire por conducción y convección. El aluminio es un buen conductor térmico (alto coeficiente de conductividad), mientras que el plástico es un mal conductor y actúa como aislante.

1. Analizo los materiales: aluminio = buen conductor; plástico = mal conductor (aislante).
2. Conecto el fenómeno: la leche pierde calor con mayor rapidez porque la pared de aluminio la conduce hacia el exterior; en el plástico la conducción es lenta.
3. Descarto opciones irrelevantes: el clima (b), el costo (c) y el agua (d) no explican la causa física del diferencial de enfriamiento.

La hipótesis adecuada es la a: el aluminio se enfría más rápido que el plástico y por eso enfría más rápido la leche.

Unidades correctas para expresar el calor específico.

El calor específico (c) se define como la cantidad de calor que se debe suministrar a un gramo de sustancia para aumentar su temperatura en un grado centígrado.

1. Defino la relación: c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}.
2. Sustituyo las unidades: Q en calorías (cal), m en gramos (g) y \Delta T en grados centígrados (^{\circ}\text{C}).
3. Despejo las unidades del calor específico: c = \dfrac{\text{cal}}{\text{g} \cdot ^{\circ}\text{C}}.

Para el agua, este valor es 1 \; \text{cal}/(\text{g} \cdot ^{\circ}\text{C}).

La alternativa correcta es b.

Función del vacío en un termo (vaso de Dewar).

El termo tiene doble pared de vidrio plateado con vacío en el espacio intermedio.

1. Identifico los mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación.
2. El vacío elimina el material (aire) que permitiría la conducción y la convección entre las paredes, ya que no hay partículas para transportar energía.
3. El plateado de las paredes refleja la radiación; la plata es un buen reflector con baja emisividad.
4. Conclusión: el vacío impide que la energía se transfiera por conducción y convección entre el interior y el exterior.

Por lo tanto, el vacío es necesario porque no permite la transferencia del calor (alternativa d). Las opciones a, b y c son incorrectas: no impide que el contenido escape (b), no es un buen conductor (b afirma lo contrario) y el bloqueo por radiación corresponde al plateado, no al vacío (c).