Calor Específico

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Cuando un cuerpo recibe o cede cierta cantidad de energía térmica, podemos observar, como consecuencia, una variación de su temperatura o un cambio en su estado físico.

La variación de temperatura corresponde a una variación en el estado de agitación de las partículas del cuerpo. En este caso, la energía térmica transferida se denomina calor sensible.

El cambio de estado físico corresponde a un cambio en el estado de agregación de las partículas del cuerpo, haciendo que un sólido, por ejemplo, se transforme en líquido. La energía térmica responsable de los cambios de estado se denomina calor latente.

¿Qué es el calor Específico?

Para entender al Calor Específico, es importante analizar muchos casos y situaciones. Para ello lo analizaremos poco a poco.

El efecto más claro para entender este fenómeno es el siguiente, ocurre cuando la variación de temperatura de un objeto se le suministra o retira energía térmica, o sea, cuando lo calentamos o lo enfriamos. Si colocamos una olla con agua en una estufa encendida, su temperatura aumenta. Si la colocamos dentro de un refrigerador o nevera, su temperatura disminuye. ¿Pero de qué dependen estas variaciones de temperatura? Es de eso que trataremos en este artículo.

Imagine las siguientes situaciones:

Caso 1:

Tenemos dos ollas, una de hierro y otra de vidrio, conteniendo la misma cantidad de agua, se apoyan en dos quemadores de estufa diferentes. ¿Usted cree que habrá diferencia de temperaturas después de un mismo intervalo de tiempo?

Caso 2:

Dos ollas idénticas, que contengan la misma cantidad de agua, se colocan al mismo tiempo en quemadores de estufas distintas, una con la llama “baja” y la otra con la llama “alta”. Usted cree que ¿habrá diferencia en el tiempo para hervir el agua?

Caso 3:

Nuevamente, tenemos dos ollas y ambas son idénticas, una conteniendo 1 litro de agua y la otra 1/2 litro, se colocan en quemadores de estufas distintas. ¿Crees que una de ellas se hervirá primero que la otra?

Las comparaciones de los casos anteriores muestran que la elevación de temperatura de un cuerpo depende del material del que está hecho (Caso 1), también depende de la cantidad de calor suministrada (Caso 2) y de la cantidad de materia del cuerpo (Caso 3). Lo mismo ocurriría en caso del enfriamiento.

La característica que depende del material o de la sustancia que se hace el objeto se denomina calor específico.

En cuanto al calor específico, nos da a entender cuando un material es más difícil tanto de calentar o enfriar, o sea, menor es su variación de temperatura cuando recibe o pierde una misma cantidad de calor o energía térmica. Podemos pensar en el calor específico como una medida de “resistencia” de una sustancia a cambiar de temperatura cuando cambio el calor.

En la primera situación, la olla de hierro alcanza una temperatura más elevada que la de vidrio porque el hierro tiene menor calor específico que el vidrio.

Se define calor específico (ce) como la cantidad de calor que necesita un gramo de una sustancia para elevar su temperatura a un grado centígrado. La unidad de medida del calor específico más comúnmente utilizada es cal / g ° C.

Tabla de Calores Específicos

De esta tabla, es posible concluir que la variación de temperatura de un cuerpo, al intercambiar cierta cantidad de energía térmica, depende del material de que está constituido dicho cuerpo (calor específico) y de su masa.

Podemos observar que el agua posee mayor calor específico, por lo que es más difícil de calentar.

Fórmula del Calor Específico

Matemáticamente expresamos al calor específico de la siguiente forma:

Dónde:

ΔQ = Incremento de Calor (se mide en calorías)

ΔT = Incremento de Temperatura (se mide en °C)

m = Masa (se mide en gramos)

En algunas ocasiones podemos encontrarnos la fórmula de la Capacidad Calorífica que es de donde proviene la fórmula del calor específico.

Dónde:

C = Capacidad calorífica (cal/°C)

ΔQ = Incremento de Calor (se mide en calorías)

ΔT = Incremento de Temperatura (se mide en °C)

Ejemplo :

Para entender mucho mejor el tema de Calor Específico, veamos la solución de los siguientes problemas.

Problema 1. 600 gramos de hierro se encuentran a una temperatura de 19°C. ¿Cuál será su temperatura final si se le suministran 1300 calorías?

Solución:

El ejercicio es muy fácil de resolver, pues se cuenta con 600 gramos de hierro que inicialmente posee una temperatura de 19°C, y que se le suministra una cantidad de 1300 calorías, finalmente nos pide calcular la temperatura final, pero no olvidemos que se trata del calor específico del hierro. Así que retomando los datos tenemos.

Datos: