Calor específico: qué es, fórmula y ejercicios

Calor específico (c), también llamado capacidad térmica de masa, es una cantidad física que estå 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 EspecĂ­fico FĂłrmula

Para calcular el calor especĂ­fico de las sustancias use la siguiente fĂłrmula:

c = Q / m. Δξ o c = C / m

Donde

c: calor específico (cal / g. ° C o J / Kg.K)
Q: cantidad de calor (cal o J)
m: masa (go kg)
Δξ: rango de temperatura (° C o K)
C: capacidad térmica (cal / ° C o J / K)

En el Sistema Internacional (SI), el calor especĂ­fico se mide en J / Kg.K (Joule por kilogramo y Kelvin). Sin embargo, es muy comĂșn que se mida en cal / g ° C (calorĂ­as por gramo y por grado Celsius).

1 cal = 4.186 J

Tabla de calor especĂ­fico

Recuerde que cada sustancia tiene un calor especĂ­fico. Consulte a continuaciĂłn una tabla con 15 sustancias y los valores de calor especĂ­ficos de cada una.

Sustancia Calor específico (cal / g ° C)
Agua 1 cal / g
Alcohol etĂ­lico 0,58 cal / g
Aluminio 0.22 cal / g
Aire 0.24 cal / g
Arena 0.2 cal / g
Carbono 0.12 cal / g ° C
Plomo 0,03 cal / g
Cobre 0.09 cal / g ° C
Hierro 0,11 cal / g
Hielo 0.50 cal / g ° C
HidrĂłgeno 3,4 cal / g
Madera 0,42 cal / g
Nitrógeno 0.25 cal / g ° C
Oxigeno 0.22 cal / g
Vaso 0,16 cal / g

Calor especĂ­fico molar

El calor especĂ­fico molar, tambiĂ©n llamado capacidad de calor molar, estĂĄ determinado por la relaciĂłn entre la capacidad tĂ©rmica y el nĂșmero de moles presentes.

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

Calor específico y capacidad térmica

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

Esta grandeza fĂ­sica estĂĄ determinada por la cantidad de calor presente en un cuerpo en relaciĂłn con la variaciĂłn de temperatura que sufre.

Se puede calcular mediante la siguiente fĂłrmula:

C = Q / Δξ o C = m.c

Donde

C: capacidad térmica (cal / ° C o J / K)
Q: cantidad de calor (cal o J)
Δξ: rango de temperatura (° C o K)
m: masa (go kg)
c: calor específico (cal / g ° C o J / Kg.K)

Calor latente y calor sensible

AdemĂĄs del calor especĂ­fico, 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 fĂ­sico.

En el Sistema Internacional (SI), el calor latente se mide en J / kg (Joule por kilogramo), sin embargo, se puede medir en cal / g (calorĂ­as por gramo). Se calcula mediante la siguiente fĂłrmula:

Q = m. L

Donde

Q: cantidad de calor (cal o J)
m: masa (go kg)
L: calor latente (cal / go J / kg)

Obs: 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 variaciĂłn 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 fĂ­sico (sĂłlido) no cambia.

Se calcula mediante la siguiente fĂłrmula:

Q = m. c. Δξ

Q: cantidad de calor sensible (cal o J)
m: masa corporal (go kg)
c: calor específico de la sustancia (cal / g ° C o J / kg. ° C)
Δξ: rango de temperatura (° C o K)

 

Ejercicios de examen de ingreso a la universidad

1. (Mackenzie) En una mañana de cielo azul, un bañista observa que la arena estå 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 cålida. 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 especĂ­fico de la arena es menor que el calor especĂ­fico 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 agitaciĂłn 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 / ÂșC y 0,08 cal / g .ÂșC
b) 80 cal / ° C y 0,16 cal / g. ÂșC
c) 90 cal / ° C y 0,09 cal / g. ÂșC
d) 95 cal / ° C y 0,15 cal / g. ÂșC
e) 120 cal / ° C y 0,12 cal / g. ÂșC

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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