Qué hace esta calculadora
Esta herramienta predice la temperatura final de equilibrio que se alcanza al mezclar dos fluidos dentro de un recipiente aislado. Se basa en el principio de conservación de la energía: el calor que cede el fluido más caliente es igual al calor que absorbe el fluido más frío hasta que ambos llegan a una temperatura común. Funciona con cualquier sustancia y con cualquier conjunto coherente de unidades, ya sea agua, aceites o incluso metales tratados como fluidos.
Cómo usarla
Introduce la masa de cada fluido, su calor específico (en J/kg·°C o cualquier otra unidad coherente de energía/temperatura) y su temperatura inicial en °C. En el caso del agua, el calor específico es de unos 4186 J/kg·°C. Pulsa calcular para obtener la temperatura de mezcla prevista. Mientras los dos calores específicos usen las mismas unidades, las masas pueden expresarse en kilogramos, gramos o libras.
La fórmula explicada
La temperatura de mezcla es un promedio ponderado de las dos temperaturas iniciales, ponderado por la capacidad calorífica de cada fluido (masa × calor específico):
$$T_f = \frac{m_1 c_1 T_1 + m_2 c_2 T_2}{m_1 c_1 + m_2 c_2}$$
El producto \(m \cdot c\) es la capacidad calorífica total de un fluido, es decir, cuánta energía hace falta para variar su temperatura. Un fluido con mayor capacidad calorífica acerca la temperatura final a su propio valor inicial.
Ejemplo resuelto
Mezclamos 1 kg de agua a 80 °C con 1 kg de agua a 20 °C (c = 4186 en ambos casos). El resultado es $$\frac{1 \cdot 4186 \cdot 80 + 1 \cdot 4186 \cdot 20}{4186 + 4186} = \frac{418600}{8372} = 50\ \text{°C}$$ justo el punto medio, porque ambos fluidos tienen la misma capacidad calorífica.
Preguntas frecuentes
¿Tiene en cuenta el calor que se pierde por el recipiente o el aire? No. Supone un sistema perfectamente aislado, sin cambios de fase ni reacciones químicas.
¿Puedo usar grados Fahrenheit? Sí, siempre que las dos temperaturas estén en la misma escala, aunque el calor específico debe ser coherente con ella. Para obtener mejores resultados, utiliza °C con calores específicos en unidades del SI.
¿Y si los dos fluidos son la misma sustancia? En ese caso \(c_1 = c_2\) se simplifica y el resultado es simplemente el promedio de las dos temperaturas ponderado por la masa.
