17.5: Cálculos de Calor Específico

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 70456

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

El agua tiene una alta capacidad para absorber calor. En el radiador de un automóvil, sirve para mantener el motor más frío de lo que de otra manera funcionaría. A medida que el agua circula por el motor, absorbe el calor del bloque del motor. Cuando pasa por el radiador, el ventilador de refrigeración y la exposición al ambiente exterior permiten que el agua se enfríe un poco antes de que haga otro paso por el motor.

Cálculos de Calor Específico

El calor específico de una sustancia se puede utilizar para calcular el cambio de temperatura que sufrirá una sustancia determinada cuando se caliente o se enfríe. La ecuación que relaciona el calor\(\left( q \right)\) con el calor específico\(\left( c_p \right)\), la masa\(\left( m \right)\) y el cambio de temperatura\(\left( \Delta T \right)\) se muestra a continuación.

\[q = c_p \times m \times \Delta T\nonumber \]

El calor que es absorbido o liberado se mide en julios. La masa se mide en gramos. El cambio de temperatura viene dado por\(\Delta T = T_f - T_i\), donde\(T_f\) está la temperatura final y\(T_i\) es la temperatura inicial.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

Una\(15.0 \: \text{g}\) pieza de metal cadmio absorbe el\(134 \: \text{J}\) calor mientras se eleva de\(24.0^\text{o} \text{C}\) a\(62.7^\text{o} \text{C}\). Calcular el calor específico del cadmio.

Solución

Paso 1: Enumere las cantidades conocidas y planifique el problema.

Conocido

Calor\(= q = 134 \: \text{J}\)
Masa\(= m = 15.0 \: \text{g}\)
\(\Delta T = 62.7^\text{o} \text{C} - 24.0^\text{o} \text{C} = 38.7^\text{o} \text{C}\)

Desconocido

La ecuación de calor específico se puede reorganizar para resolver el calor específico.

Paso 2: Resolver.

\[c_p = \dfrac{q}{m \times \Delta T} = \dfrac{134 \: \text{J}}{15.0 \: \text{g} \times 38.7^\text{o} \text{C}} = 0.231 \: \text{J/g}^\text{o} \text{C}\nonumber \]

Paso 3: Piensa en tu resultado.

El calor específico del cadmio, un metal, es bastante cercano a los calores específicos de otros metales. El resultado tiene tres cifras significativas.

Dado que se conocen los calores más específicos, se pueden utilizar para determinar la temperatura final alcanzada por una sustancia cuando se calienta o se enfría. Supongamos que el\(60.0 \: \text{g}\) de agua a se\(23.52^\text{o} \text{C}\) enfrió por la eliminación\(813 \: \text{J}\) de calor. El cambio de temperatura se puede calcular usando la ecuación específica del calor:

\[\Delta T = \dfrac{q}{c_p \times m} = \dfrac{813 \: \text{J}}{4.18 \: \text{J/g}^\text{o} \text{C} \times 60.0 \: \text{g}} = 3.24^\text{o} \text{C}\nonumber \]

Dado que el agua se estaba enfriando, la temperatura disminuye. La temperatura final es:

\[T_f = 23.52^\text{o} \text{C} - 3.24^\text{o} \text{C} = 20.28^\text{o} \text{C}\nonumber \]

Resumen

El calor específico de una sustancia se puede utilizar para calcular el cambio de temperatura de la sustancia cuando se calienta o enfría.
Se ilustran cálculos específicos de calor.