Capacidad calorífica: definición y ecuación

¿Qué es la capacidad calorífica?

¿Alguna vez has ido a la playa y has notado que la arena es extremadamente fría por la mañana y caliente por la tarde, mientras que la temperatura del agua no parece cambiar en absoluto? Ambos están sujetos a la misma cantidad de energía del sol, pero las diferentes propiedades del agua y la arena hacen que reaccionen de manera diferente. Una de las razones de este fenómeno es que el agua tiene una capacidad calorífica mucho mayor que la arena, lo que simplemente significa que se necesita mucha más energía para elevar la temperatura del agua que para la arena.

Entendiendo el calor

Para comprender la capacidad calorífica, primero debemos comprender el calor. Cuando hablamos de calor, a menudo nos referimos a si un objeto se siente frío o caliente. Esto se debe a que el calor es en realidad una forma de energía que fluye de los objetos de mayor temperatura a los de menor temperatura. Entonces, si toco una taza de café caliente, la taza se sentirá caliente porque la energía de la taza se transfiere a mi mano más fría. De manera similar, si tomo un vaso de agua helada, el calor de mi mano fluye hacia el vaso, haciendo que el vaso se sienta frío.

La energía interna es la suma de la energía cinética y pasiva dentro de un objeto en comparación con un objeto en reposo. Ya sabemos que el calor se refiere a la transferencia de energía debido a una diferencia de temperatura entre objetos. Por tanto, un objeto puede contener energía interna pero no puede contener calor. Dado que el calor es una forma de energía, la unidad SI para el calor es el joule (J). El calor se indica comúnmente como Q en las ecuaciones.

Definición de capacidad calorífica

La capacidad calorífica ( C ) es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de una sustancia específica en 1 grado Celsius. La capacidad calorífica también se puede ver como la relación entre la cantidad de energía transferida a un objeto y el aumento de temperatura resultante (delta T ).

C = Q / delta T

Las unidades de capacidad calorífica son J / grado Celsius. Debido a que la capacidad calorífica de un objeto depende de la masa del objeto, las capacidades caloríficas a menudo se dan por 100 gramos para permitir una comparación entre objetos de igual masa.

Repasemos nuestro ejemplo de la temperatura del agua y la arena en la playa. Asumiremos que la capacidad calorífica del agua es 400 J / grado Celsius y el calor específico de la arena es 80 J / grado Celsius. Calculemos cuánto calor ( Q ) se requiere para elevar la temperatura de la arena y el agua en 5 grados Celsius.

Como estamos interesados ​​en Q , primero debemos reorganizar la ecuación.

Para agua :

Q = 400 J / grado Celsius x 5 grados Celsius = 2000 J

Para arena :

Q = 80 J / grado Celsius x 5 grados Celsius = 400 J

Como puede ver, se necesita mucha más energía para elevar la temperatura del agua en cinco grados que para elevar la temperatura de la arena en la misma cantidad.

Calor especifico

El cambio de temperatura de un objeto también depende en gran medida de la masa del objeto. A menudo, un coeficiente más útil es el calor específico ( c ) de un objeto, que es la capacidad calorífica de una sustancia por unidad de masa. Los experimentos han demostrado que el calor transferido es directamente proporcional a la masa, el calor específico y el cambio de temperatura.

Q = metro x c x delta T

Volviendo a nuestro ejemplo de la playa, la enorme masa de agua en el océano es otra razón más por la que se requiere tanta energía para cambiar la temperatura del agua del océano en comparación con la arena de la playa.

Resumen de la lección

Comprender la transferencia de calor y cómo se comportan las diferentes sustancias durante este proceso es un concepto clave en el campo de la termodinámica. El calor es en realidad una forma de energía que fluye de los objetos de mayor temperatura a los de menor temperatura. La capacidad calorífica de un objeto se puede considerar como la insensibilidad térmica de un material a la adición de calor. La capacidad calorífica ( C ) es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de una sustancia específica en 1 grado Celsius. Como aprendimos, el agua requiere más calor para elevar su temperatura, lo que se refleja en una mayor capacidad calorífica. Finalmente, dado que la capacidad calorífica también depende de la masa de un objeto, el calor específico es un valor que representa la capacidad calorífica por unidad de masa: elCalor específico (c) de un objeto, que es la capacidad calorífica de una sustancia por unidad de masa. En el futuro, al considerar por qué los objetos responden de cierta manera a la suma o resta de calor, recuerde que esta reacción se debe tanto a su masa como a su capacidad calorífica individual.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador