17.4: Capacidad calorífica y calor específico

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 70446

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Si una piscina y una piscina para niños, ambas llenas de agua a la misma temperatura, fueran sometidas al mismo aporte de energía térmica, la piscina para niños sin duda aumentaría de temperatura más rápidamente que la piscina. La capacidad calorífica de un objeto depende tanto de su masa como de su composición química. Debido a su masa mucho mayor, la piscina de agua tiene una mayor capacidad de calor que la piscina para niños.

Capacidad calorífica y calor específico

Diferentes sustancias responden al calor de diferentes maneras. Si una silla de metal se sienta al sol brillante en un día caluroso, puede llegar a ser bastante calurosa al tacto. Una masa igual de agua bajo la misma exposición al sol no se volverá tan caliente. Esto significa que el agua tiene una alta capacidad calorífica (la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de un objeto por\(1^\text{o} \text{C}\)). El agua es muy resistente a los cambios de temperatura, mientras que los metales generalmente no lo son. El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de 1 gramo de la sustancia por\(1^\text{o} \text{C}\). La siguiente tabla enumera los calores específicos de algunas sustancias comunes. El símbolo para calor específico es\(c_p\), con el\(p\) subíndice refiriéndose al hecho de que los calores específicos se miden a presión constante. Las unidades para calor específico pueden ser julios por gramo por grado\(\left( \text{J/g}^\text{o} \text{C} \right)\) o calorías por gramo por grado\(\left( \text{cal/g}^\text{o} \text{C} \right)\). Este texto se utilizará\(\text{J/g}^\text{o} \text{C}\) para calor específico.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Calores Específicos de Algunas Sustancias Comunes
Sustancia	Calor Específico\(\left( \text{J/g}^\text{o} \text{C} \right)\)
Agua (l)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">4.18
Agua (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">2.06
Agua (g)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">1.87
Amoníaco (g)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">2.09
Etanol (l)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">2.44
Aluminio (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.897
Carbono, grafito (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.709
Cobre (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.385
Oro (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.129
Hierro (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.449
Plomo (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.129
Mercurio (l)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.140
Plata (s)	\ (\ left (\ text {J/g} ^\ text {o}\ text {C}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">0.233

Observe que el agua tiene un calor específico muy alto en comparación con la mayoría de las otras sustancias. El agua se usa comúnmente como refrigerante para maquinaria porque es capaz de absorber grandes cantidades de calor (ver tabla anterior). Los climas costeros son mucho más moderados que los climas interiores debido a la presencia del océano. El agua en lagos u océanos absorbe el calor del aire en los días calurosos y lo libera de nuevo al aire en los días fríos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Esta planta de energía en Virginia Occidental, como muchas otras, se encuentra junto a un gran lago para que el agua del lago pueda ser utilizada como refrigerante. El agua fría del lago se bombea a la planta, mientras que el agua más cálida se bombea fuera de la planta y de regreso al lago. (CC POR-NC; CK-12)

Resumen

La capacidad calorífica es la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de un objeto por\(1^\text{o} \text{C}\).
El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de 1 gramo de la sustancia por\(1^\text{o} \text{C}\).