La capacidad calorífica específica es una propiedad termofísica fundamental de los materiales y útil para la evaluación de los materiales y sus ámbitos de aplicación.
Puede determinarse mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC).
Otra forma de determinar la capacidad calorífica específica es utilizar el método del hilo calefactor transitorio (ASTM C1113-99).
El método dependiente del tiempo proporciona resultados exactos y precisos para la determinación de los parámetros termofísicos conductividad térmica λ, difusividad térmica a y capacidad calorífica específica cp de gases y líquidos.
El aumento de temperatura se mide en una muestra que se calienta con un fino hilo calefactor a una distancia conocida.
El hilo sirve como fuente de calor Joule y al mismo tiempo como termómetro de resistencia.
Al aumentar la temperatura, cambia la resistencia del hilo y, por tanto, puede utilizarse para medir la temperatura.
Ya en 1931, Stålhane y Pyk habían medido la conductividad térmica de polvos con un aparato muy similar al método actual; encontraron la siguiente conexión empírica:
Teniendo en cuenta la ecuación de conducción del calor, la temperatura T a una distancia r del hilo en un momento determinado t puede calcularse del siguiente modo para el hilo calefactor como fuente de calor lineal:
Ecuación 2
Esto permite calcular la conductividad térmica λ a partir del cambio de temperatura en dos momentos diferentes t1 y t2 (ecuación 3):
Gleichung 3
Puesto que la conductividad térmica λ, la difusividad térmica , la capacidad calorífica específica cp y la densidad ρ están relacionadas como sigue,
la capacidad calorífica específica cp puede determinarse mediante la Ecuación 3:
Método del puente caliente transitorio (THB)
Un desarrollo posterior del método del hilo calefactor transitorio es el puente caliente transitorio del Instituto Federal Físico-Técnico de Brunswick (Alemania), que se presentó en el mercado europeo en 2005 (ver THB).
El sensor multipatentado es el componente clave.
Mientras que con el método del hilo calefactor sólo se utiliza una tira calefactora, el THB utiliza cuatro tiras calefactoras serpenteantes.
La división transversal asimétrica de cada tira y las diferentes distancias entre las tiras, junto con un circuito de puente de Wheatstone, permiten una compensación eficaz de los importantes errores sistemáticos de medición.
El método del puente caliente transitorio en función del tiempo permite medir simultáneamente las propiedades termofísicas del material λ, a y cp de numerosos materiales y geometrías.
El método proporciona resultados para sólidos y líquidos, así como para polvos y pastas, con una gran precisión de medición y un breve gasto de tiempo.
El campo de aplicación es amplio, por lo que el método de medición se utiliza, entre otras cosas, para evaluar materiales de almacenamiento de calor y materiales aislantes, así como para analizar componentes electrónicos y materiales utilizados en nanotecnología.
