Calor específico: qué es, fórmula y ejercicios

Calor específico: qué es, fórmula y ejercicios. El calor específico es la energía requerida para aumentar la temperatura de 1 gramo de una sustancia de 1 kilogramo. El parámetro depende de su composición química y estado de agregación: gaseoso, líquido o sólido.

La fórmula para calcular el calor específico es la siguiente: c = Q/(m*∆T). Este valor muestra cuánto calor debe transferirse a un cuerpo con una masa de un kilogramo para que su temperatura aumente en un grado Celsius. Se mide en J / (kg * ˚С).

Calor específico (c), también llamado capacidad térmica de masa, es una cantidad física que está relacionada con la cantidad de calor recibido y su variación térmica.

Esto determina la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de 1 ° C del elemento a 1 g.

Calor Específico Fórmula

Para calcular el calor específico de las sustancias use la siguiente fórmula:

c = Q / m. ∆T o c = C / m

Donde

c: Calor específico (cal / g. ° C o J / Kg.K)
Q: Cantidad de calor (cal o J)
m: Masa (kg)
Δt: Rango de temperatura (° C o K)
C: Capacidad térmica (cal / ° C o J / K)

Calor Específico Fórmula

En el Sistema Internacional (SI), el calor específico se mide en J / Kg.K (Julio por kilogramo y 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

La capacidad calorífica específica de una sustancia en particular muestra cuánto calor (Q) debe transferirse a ella para calentar 1 kilogramo de esta sustancia en 1 grado Celsius.

El calor específico se denota con la letra latina c. Es decir, С = Q/(m*∆T). Considerando que t y m son iguales a uno (1 kg y 1 °C), entonces la capacidad calorífica específica es numéricamente igual a la cantidad de calor.

Sin embargo, el calor y el calor específico tienen unidades diferentes. El calor (Q) en el sistema se mide en Joules o Julios (J). Y la capacidad calorífica específica está en Joules dividido por un kilogramo multiplicado por un grado Celsius: J/ (kg °C).

Tabla de calor específico

Recuerde que cada sustancia tiene un calor específico. Consulte a continuación una tabla con 15 sustancias y los valores de calor específicos de cada una.

SustanciaCalor específico (cal / g ° C)
Agua1 cal / g
Alcohol etílico0,58 cal / g
Aluminio0.22 cal / g
Aire0.24 cal / g
Arena0.2 cal / g
Carbono0.12 cal / g ° C
Plomo0,03 cal / g
Cobre0.09 cal / g ° C
Hierro0,11 cal / g
Hielo0.50 cal / g ° C
Hidrógeno3,4 cal / g
Madera0,42 cal / g
Nitrógeno0.25 cal / g ° C
Oxigeno0.22 cal / g
Vaso0,16 cal / g

Calor específico molar

El calor específico molar, también llamado capacidad de calor molar, está determinado por la relación entre la capacidad térmica y el número de moles presentes.

Por lo tanto, cuando la capacidad calorífica de una sustancia se da a un mol de esa sustancia, se denomina calor molar específico.

La capacidad calorífica molar (Cm): Es la cantidad de calor que debe llevarse a 1 mol de una sustancia para calentarla en una unidad de temperatura. En el SI, se mide en Julios por mol por kelvin (J mol −1 K −1). Las capacidades caloríficas de masa y Kilomolar (kM) están interconectadas.

Q= n·ΔT·Cm

Donde:

Q: Cantidad de calor (cal o J).
n = Representa el número de moles.
Cm = Indica la capacidad calorífica molar.
ΔT = Tf – Ti (temperatura final menos temperatura inicial del sistema)

Calor específico y capacidad térmica

Otro concepto relacionado con el calor específico es la capacidad térmica (C).

Esta grandeza física está determinada por la cantidad de calor presente en un cuerpo en relación con la variación de temperatura que sufre.

Se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

C = Q / ΔT o C = m.c

Donde

C: Capacidad térmica (cal / ° C o J / K)
Q: Cantidad de calor (cal o J)
ΔT: Rango de temperatura (° C o K)
m: Masa (kg)
c: Calor específico (cal / g ° C o J / Kg.K)

Calor latente y calor sensible

Además del calor específico, existen otras formas de calor, que incluyen:

Calor latente (L): Corresponde a la cantidad de calor recibido o administrado por 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 (Julio por kilogramo), sin embargo, se puede medir en cal / g (calorías por gramo). Se calcula mediante la siguiente fórmula:

Q = m. L

Donde

Q: Cantidad de calor (cal o J)
m: Masa (kg)
L: Calor latente (cal / J / kg)

A diferencia del calor específico, el latente no depende de la temperatura. Esto se debe a que cuando se producen cambios de estado, la temperatura no varía. Por ejemplo, un cubo de hielo derritiéndose, 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 al calentar 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. Δt

Q: Cantidad de calor sensible (cal o J)
m: Masa corporal (kg)
c: Calor específico de la sustancia (cal / g ° C o J / kg. ° C)
Δt: Rango de temperatura (° C o K)

El calor latente es el calor liberado o absorbido por un sistema termodinámico cuando cambia su estado, pero no va acompañado de un cambio de temperatura. Se observa durante las transiciones de fase: fusión, vaporización, solidificación, etc. El término fue introducido por Joseph Black alrededor de 1750.

Por ejemplo, cuando el hielo se derrite, su temperatura se mantiene igual hasta que esta se convierta en agua. El calor requerido para esto se llama calor latente de fusión. De manera similar, el calor requerido para convertir el agua en vapor a una temperatura constante se llama calor latente de vaporización.

Ejercicios de examen de ingreso a la universidad

1. En una mañana de cielo azul, un bañista observa que la arena está muy caliente y el agua de mar muy fría. Por la noche, este mismo bañista observa que la arena de la playa es mala y que el agua del mar es cálida. El fenómeno observado se debe al hecho de 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 de mar.
e) La agitación del agua de mar ralentiza su enfriamiento.

2. (UFPR) Para calentar 500 g de una determinada sustancia de 20 ° C a 70 ° C, se necesitaban 4.000 calorías. La capacidad térmica y el calor específico son respectivamente:

a) 8 cal / ºC y 0,08 cal / g .ºC
b) 80 cal / ° C y 0,16 cal / g. ºC
c) 90 cal / ° C y 0,09 cal / g. ºC
d) 95 cal / ° C y 0,15 cal / g. ºC
e) 120 cal / ° C y 0,12 cal / g. ºC

3. (UFU) 240 g de agua (a 1 cal / g ° C) se calienta absorbiendo 200 W de energía en forma de calor. Considerando 1 cal = 4 J, ¿es el tiempo requerido para que esta cantidad de agua varíe su temperatura en 50 ° C?

a) 1 min
b) 3 min
c) 2 min
d) 4 min

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