El calor específico es una propiedad de sólidos o líquidos que indica la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa del material en 1°C (grados Celsius).
El calor específico, también conocido como capacidad térmica específica, se simboliza con la letra “C”.
En otras palabras, el calor específico proporciona información sobre la cantidad de energía térmica que se debe suministrar a una determinada masa de una sustancia para que su temperatura aumente.
Su medida indica si una sustancia requiere una gran cantidad de calor o una pequeña cantidad para experimentar un aumento específico en su temperatura.
El concepto de calor específico está estrechamente relacionado con la capacidad calorífica específica, ya que ambas expresan la misma idea: la cantidad de energía necesaria para cambiar la temperatura de un material en particular.
Por ejemplo, si se tiene un tazón de cerámica y un tazón de plástico con bebida caliente a la misma temperatura:
Características del Calor Específico
El calor específico tiene características importantes
- Relación con la masa: El calor específico es una propiedad intensiva, lo que significa que no depende de la cantidad de material presente, sino de la naturaleza del material en sí.
- Determinado por la sustancia: Cada sustancia tiene su propio calor específico único, que está influenciado por su estructura molecular y sus propiedades físicas.
- Capacidad de almacenamiento de calor: Las sustancias con un alto calor específico pueden almacenar más calor para un cambio dado en la temperatura que las sustancias con un bajo calor específico.
- Variación con la temperatura: En algunos materiales, el calor específico puede variar con la temperatura.
A temperaturas muy bajas o muy altas, ciertos materiales pueden tener un calor específico diferente al valor promedio a temperaturas más moderadas.
¿Cómo calcular el Calor Específico?
Esta ecuación de calor específico proviene de la ecuación fundamental de la calorimetría.
Despejando del calor específico se obtiene que matemáticamente su fórmula es:
Dónde:
: Calor específico del material.
ΔQ = Calor transferido.
ΔT = Variación que de temperatura de experimenta a la cual se somete la materia. Es la temperatura final menos la temperatura inicial.
m = Masa de la sustancia o metería.
Las variaciones de las variables que se relacionan con el calor específico se hallan de la manera siguiente:
Unidades de Medida
El calor específico se puede expresar en diferentes unidades, las cuales siempre deben reflejar las unidades de energía, de masa y de temperatura.
Importancia del Calor Específico
El estudio del calor específico es esencial en campos como la ingeniería térmica, la refrigeración, la producción de energía y otros procesos industriales donde la transferencia y el control del calor son cruciales.
Esto permite analizar y predecir cómo reaccionarán a los cambios de temperatura y cómo interactuarán con la energía térmica en diversas situaciones.
A continuación, se destacan algunos aspectos fundamentales que resaltan su relevancia:
- La industria, donde conocer el calor específico de los materiales permite seleccionar cuales son los adecuados para construir, por ejemplo, termos, refractarias, calderas, materiales termo aislantes para hornos, entre otros.
- Manipulación de compuestos orgánicos: Algunas composiciones orgánicas son altamente reactivas al calor, lo que puede alterar su textura y tamaño.
- Control térmico en reacciones químicas: En muchos procesos químicos, el calor específico desempeña un papel vital para regular la cantidad de energía térmica que se debe suministrar o extraer de una reacción.
Esto permite mantener condiciones óptimas para la eficiencia de la reacción y asegurar que los productos obtenidos sean los deseados.
Ejemplo de Calor Específico
Ejemplo 1.
Se desea calcular el calor necesario para elevar la temperatura de 20 gramos de vidrio desde 20 ℃ hasta 80 ℃.
Solución:
Se tiene que el calor específico del vidrio es 0.189 cal/gr℃.
La variación de temperatura es: ∆t = 80 ℃ − 20 ℃ = 60 ℃.
c = 0.113 cal/gr℃.
Aplicando la fórmula:
se tiene:
Se requiere 226.8 calorías de transferencia de calor.
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