Introducción a la capacidad calorífica específica
Qué es la capacidad calorífica específica
Lacapacidad caloríficaespecífica es una propiedad que describe cuánta energía calorífica se necesita para elevar un grado centígrado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia. Es un concepto fundamental en termodinámica y desempeña un papel crucial para comprender cómo responden al calor los distintos materiales.
Cómo calcular la capacidad calorífica específica
La capacidad calorífica específica(cc) de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de la sustancia en un grado Celsius (o un Kelvin). La ecuación de la capacidad calorífica específica es
Q=m*c*ΔT
Donde:
- Q = Energía calorífica añadida (julios, J)
- m = Masa de la sustancia (kg)
- c = Capacidad calorífica específica (J/kg-°C o J/kg-K)
- ΔT = Variación de la temperatura (°C o K)
Capacidad calorífica específica frente a capacidad calorífica
Aunque ambos términos se refieren a la energía térmica, la capacidad calorífica específica y la capacidad calorífica son conceptos distintos. La capacidad calorífica se refiere a la cantidad de energía calorífica necesaria para cambiar la temperatura de todo un objeto, independientemente de su masa. En cambio, la capacidad calorífica específica es la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia.
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Característica |
Capacidad calorífica específica |
Capacidad calorífica |
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Definición |
Calor necesario para elevar la temperatura de 1g en 1°C |
Calor necesario para elevar la temperatura de un objeto |
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Unidades |
J/(g-°C) |
J/°C |
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Dependencia de la masa |
Independiente |
Depende de la masa |
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Ejemplo de aplicación |
Calcular el calor para 100 g de agua |
Determinar el calor para una varilla metálica de 1kg |
Ejemplos de capacidad calorífica específica
Los distintos materiales tienen distintas capacidades caloríficas específicas. Por ejemplo:
- Elaguatiene una capacidad calorífica específica elevada, lo que la hace eficaz para regular las temperaturas.
- El aluminio tiene una capacidad calorífica específica inferior a la del agua, lo que significa que se calienta y se enfría rápidamente.
- Elhierro tiene una capacidad calorífica específica aún menor, por lo que se utiliza en aplicaciones que requieren cambios rápidos de temperatura.
Aquí tienes una tabla que muestra la capacidad calorífica específica de varias sustancias:
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Sustancia |
Capacidad calorífica específica (J/kg-°C o J/kg-K) |
|
Agua |
4186 |
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Hielo |
2090 |
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Hierro |
450 |
|
Cobre |
385 |
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Aluminio |
900 |
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Plomo |
128 |
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Vidrio |
840 |
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Etanol |
2430 |
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Madera (roble) |
1700 |
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Aire (a 20°C) |
1005 |
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Oro |
129 |
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Mercurio |
138 |
Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).
Preguntas más frecuentes
¿Qué factores afectan a la capacidad calorífica específica?
Los factores incluyen la estructura molecular del material, la fase de la materia y la temperatura.
¿Por qué el agua tiene una alta capacidad calorífica específica?
El enlace de hidrógeno del agua le permite absorber más calor sin un cambio significativo de temperatura.
¿Cómo se utiliza la capacidad calorífica específica en la vida real?
Se utiliza para diseñar sistemas de calefacción y refrigeración, cocinar y comprender la dinámica del clima.
¿Puede cambiar la capacidad calorífica específica con la temperatura?
Sí, para algunos materiales, la capacidad calorífica específica varía con la temperatura.
¿La capacidad calorífica específica es la misma para todos los estados de la materia?
No, los distintos estados (sólido, líquido, gaseoso) de una misma sustancia pueden tener distintas capacidades caloríficas específicas.
