El calor específico (c) es una cantidad física que se relaciona con la cantidad de calor que produce una variación térmica, siendo una característica de cada material.
De esta manera, determina la cantidad de calor necesaria para la variación de 1 ° C de 1 g de la sustancia.
Tabla de calor específico
Recuerda que cada sustancia tiene un calor específico. Consulta a continuación una tabla con 15 sustancias y los valores caloríficos específicos de cada una.
| Sustancia | Calor Específico (cal / g.ºC) |
|---|---|
| Agua | 1 cal / g. ° C |
| Alcohol etílico | 0,58 cal / g. ° C |
| Aluminio | 0,22 cal / g. ° C |
| Aire | 0,24 cal / g. ° C |
| Arena | 0,2 cal / g. ° C |
| Carbón | 0,12 cal / g. ° C |
| Plomo | 0,03 cal / g. ° C |
| Cobre | 0,09 cal / g. ° C |
| Hierro | 0,11 cal / g. ° C |
| Hielo | 0,50 cal / g. ° C |
| Hidrógeno | 3,4 cal / g. ° C |
| madera | 0,42 cal / g. ° C |
| Nitrógeno | 0,25 cal / g. ° C |
| Oxígeno | 0,22 cal / g. ° C |
| Vidrio | 0,16 cal / g. ° C |
Según los datos de la tabla, el agua tiene un calor específico de 1 cal / g.ºC. Esto significa que la energía de 1 cal es necesaria para una variación de 1 ° C en 1 g de agua.
Fórmula de calor específica
Para calcular el calor específico de las sustancias, se utiliza la siguiente fórmula:
c = Q / m. ΔT o c = C / m
Dónde,
C: calor específico (cal / g ° C o J / Kg. K)
Q: cantidad de calor (lima o J)
metro: masa (go kg)
ΔT: variación de temperatura (° C o K)
C: capacidad térmica (cal / ° C o J / K)
En el Sistema Internacional (SI), el calor específico se mide en J / Kg. K (Julios por kilogramo y por Kelvin). Sin embargo, es muy común que se mida en cal / g ° C (calorías por gramo y por grado Celsius).
1 cal = 4,186 J
Calor Molar Específico
El calor específico molar, también llamado capacidad calorífica molar, está determinado por la relación entre la capacidad calorífica y el número de moles presentes.
Por tanto, cuando la capacidad calorífica de una sustancia se da a un mol de esa sustancia, se denomina calor específico molar.
Calor específico y capacidad térmica
Otro concepto que se relaciona con el calor específico es el de capacidad térmica (C).
Esta magnitud física está determinada por la cantidad de calor suministrado a un cuerpo y la variación de temperatura que sufre.
Se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
C = Q / ΔT
Dónde,
C: capacidad térmica (cal / ° C o J / K)
Q: cantidad de calor (lima o J)
ΔT: variación de temperatura (° C o K)
Ejemplo: si un cuerpo recibió 100 cal y su temperatura varió en 25 ° C, entonces su capacidad calorífica es 4 cal / ° C porque
C = Q / ΔT
C = 100 cal / 25 ° C
C = 4 cal / ° C
Esto significa que para variar 1 ° C de su temperatura, el cuerpo necesita recibir 4 calorías.
La capacidad térmica y el calor específico se relacionan mediante la fórmula:
c = C / m
Dónde,
C: capacidad térmica (cal / ° C o J / K)
metro: masa (go kg)
C: calor específico (cal / g ° C o J / Kg. K)
Si en el ejemplo usado arriba el cuerpo tiene una masa de 10 gramos, entonces su calor específico es 0.4 cal / g.ºC, porque
c = C / m
c = 4 cal / ° C / 10 g
c = 0,4 cal / g. ° C
Por lo tanto, 1 gramo de la sustancia necesita 0.4 cal para variar 1 ° C de su temperatura.
Calor latente y calor sensible
Además del calor específico, existen otras formas de calor, entre las que destacan las siguientes:
calor latente (L): corresponde a la cantidad de calor que recibe o emite un cuerpo. En este caso, su temperatura permanece igual mientras cambia su estado físico.
En el Sistema Internacional (SI), el calor latente se mide en J / Kg (Joule por kilogramo), sin embargo, se puede medir en cal / g (calorías por gramo). Se calcula mediante la siguiente fórmula:
Q = m. L
Dónde,
Q: cantidad de calor (lima o J)
metro: masa (go kg)
L: calor latente (cal / go J / Kg)
Nota: A diferencia del calor específico, el latente no depende de la temperatura. Esto se debe a que cuando ocurren cambios de estado, la temperatura no varía. Por ejemplo, un cubo de hielo que se derrite, la temperatura del agua en estado sólido y líquido es la misma.
Calor sensible: corresponde a la variación de temperatura de un cuerpo, por ejemplo, cuando calentamos una barra de metal. En este experimento, la temperatura del metal aumenta, sin embargo, su estado físico (sólido) no cambia.
Se calcula mediante la siguiente fórmula:
Q = m. C. Δθ
Q: cantidad de calor sensible (cal o J)
metro: masa corporal (go kg)
C: calor específico de la sustancia (cal / g ° C o J / Kg ° C)
Δθ: variación de temperatura (° C o K)
Lea también sobre: Calorimetría
Ejercicios de examen de ingreso con comentarios
Pregunta 1
(Mackenzie) En una mañana de cielo azul, un nadador en la playa observa que la arena está muy caliente y el agua del mar muy fría. Por la noche, este mismo bañista observa que la arena de la playa es suave y el agua del mar tibia. El fenómeno observado se debe a que:
a) la densidad del agua de mar es menor que la de la arena.
b) el calor específico de la arena es menor que el calor específico del agua.
c) el coeficiente de expansión térmica del agua es mayor que el coeficiente de expansión térmica de la arena.
d) el calor contenido en la arena, por la noche, se extiende al agua del mar.
e) la agitación del agua de mar ralentiza su enfriamiento.
Alternativa correcta: b) el calor específico de la arena es menor que el calor específico del agua.
El valor del calor específico depende de la sustancia que forma el cuerpo. En este caso, el agua tiene un calor específico más alto que la arena y, por lo tanto, se necesita una mayor cantidad de calor para variar la temperatura de 1 gramo de agua que para 1 gramo de arena.
Pregunta 2
(UFPR) Para calentar 500 g de una determinada sustancia de 20 ° C a 70 ° C, se necesitaban 4000 calorías. La capacidad térmica y el calor específico son respectivamente:
a) 8 cal / ° C y 0.08 cal / g. ° C
b) 80 cal / ° C y 0,16 cal / g. ° C
c) 90 cal / ° C y 0.09 cal / g. ° C
d) 95 cal / ° C y 0,15 cal / g. ° C
e) 120 cal / ºC y 0,12 cal / g. ° C
Alternativa correcta: b) 80 cal / ºC y 0,16 cal / g. ° C
La capacidad térmica se calcula mediante la fórmula C = Q / Δθ y se relaciona matemáticamente con el calor específico mediante C = m.c
Reemplazando los datos de la declaración en las fórmulas, tenemos:
Pregunta 3
(UFU) Se calientan 240 g de agua (calor específico igual a 1 cal / g ° C) absorbiendo 200 W de potencia en forma de calor. Considerando 1 cal = 4 J, el intervalo de tiempo requerido para que esta cantidad de agua varíe su temperatura en 50 ° C será?
a) 1 min
b) 3 min
c) 2 min
d) 4 min
Alternativa correcta: d) 4 min
1er paso: calcular la cantidad de calor
Paso 2: convierta las calorías en julios
1 cal - 4 J
12000 cal - x
x = 12000 cal. 4 J / 1 cal
x = 48 000 J
3er paso: calcular la potencia
P = trabajo / tiempo
200 W = 48 000 J / hora
tiempo = 48 000 J / 200 W
tiempo = 240 s
Paso 4: convierte segundos en minutos
60 s - 1 min
240 s - y
y = 240 s. 1 min / 60 s
y = 4 min
Lea también:
- Calor y temperatura
- propagación del calor
- Equilibrio termico
