Calor Específico

 Calor especifico 

La capacidad calorífica  de un cuerpo o sustancia esta definida por la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa o cantidad total de moles de una sustancia determinada para elevar su temperatura en un grado kelvin o Celsius se representa por la letra Ce.

El organismo del ser humano quema glucosa para producir calorías (cal). 

A las calorías que se mencionan en los productos de consumo diarios se les llaman calorías grandes o kilocalorías, 1 kca= 1000 calorías 

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 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 que está hecho  (Caso 1), también depende de la cantidad de calor suministrada  (Caso 2) y de la cantidad de materia de cuerpo  (Caso 3). Lo mismo ocurriría en caso del enfriamiento.

Tabla de calores específicos 

Fórmula del calor específico

Matemáticamente expresamos al calor especifico de la siguiente forma:

Donde:

Ce=  calor especifico 

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 donde proviene la fórmula del calor especifico:

Donde:

C=  Capacidad calorífica (cal/°C)

ΔQ= incremento de Calor (se mide en calorías)

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

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:

a) Obtener la temperatura final

Tenemos la fórmula del calor específico:

Despejando a la temperatura:

La variación de temperatura la podemos escribir de la siguiente manera:

Despejando a la temperatura final “Tf”

Ahora si podemos sustituir nuestros datos en la fórmula, de la siguiente forma:

Realizando la multiplicación del denominador, obtenemos.

Dividiendo:

Sumando:

Por lo que el resultado de la temperatura final es de 38.17°C

 

El calor específico se mide de dos formas: la tabla periódica de los elementos da el calor específico en Cal/gra.°c , y en el Sistema Internacional de medidas se usa J/Kg.K. el Joule (J) es una medida de energía al igual que la caloría   y la define la siguiente ecuación:

 

 

 

 

Es importante tener presente que 1 Cal = 4.184 J. con esta igualdad es fácil convertir el Ce de Cal/gr.°c a J/Kg.K, se multiplica el calor específico  que está en Cal/gr.°c por la constante 4,184 y se obtiene el calor específico en la unidad de J/Kg.K.

 

 

Ejemplo.

1.  ¿Cuántas calorías se necesitan para elevar la temperatura de 95 kg de sodio (Na) de 25°C a 140 °C?

Lo primero que se hace es convertir los kg a gr.