Calor específico

El calor específico (s) es un tipo particular de capacidad calorífica. El calor específico es la propiedad termodinámica que indica la cantidad de calor necesaria para que una unidad de masa de una sustancia aumente un grado de temperatura. Los valores de calor específico de las sustancias varían en función de su grado de absorción de calor. El término capacidad calorífica puede inducir a error, ya que calor q es el término que se da a la adición o eliminación de energía, a través de una barrera a una sustancia o sistema, como resultado del aumento o la disminución de la temperatura, respectivamente. Los cambios de temperatura son realmente cambios de energía. Por lo tanto, el calor específico y otras formas de capacidad calorífica son medidas más precisas de la capacidad de una sustancia para absorber energía a medida que aumenta la temperatura de la misma.

Unidades

Las unidades son muy importantes para expresar cualquier propiedad termodinámica; lo mismo ocurre con el calor específico. La energía en forma de calor se expresa en julios (J) o kilojulios (kJ), que son las unidades más comunes asociadas a la energía. Una unidad de masa se mide en gramos o kilogramos con respecto al calor específico. Por un gramo es la forma estándar utilizada en las tablas de valores de calor específico, pero a veces se ven referencias que utilizan un kilogramo. Un grado de temperatura se mide en la escala Celsius o Kelvin, pero normalmente en la Celsius. Las unidades más comúnmente asociadas entonces para el calor específico son J/(g-°C).

Factores que determinan el calor específico

Temperatura y presión

Dos factores que modifican el calor específico de un material son la presión y la temperatura. El calor específico se define a una presión estándar y constante (por lo general, la presión atmosférica) para los materiales y, por lo general, se indica a 25 °C (298,15 K). Se utiliza una temperatura estándar porque el calor específico depende de la temperatura y puede cambiar a diferentes valores de temperatura. El calor específico se denomina propiedad intensiva (es:Propiedades intensivas y extensivas propiedad intensiva.) Mientras la temperatura y la presión estén en los valores estándar de referencia y no se produzca ningún cambio de fase, el valor del calor específico de cualquier material permanece constante independientemente de la masa del material presente .

Grados de libertad energéticos

Un factor importante en la magnitud del calor específico de un material reside a nivel molecular en los en:Grados de libertad (física y química) grados de libertad disponibles para el material en la fase (sólida, líquida o gaseosa) en la que se encuentra. Los grados de libertad energéticos son de cuatro tipos: traslación, rotación, vibración y electrónica. Se necesita una cantidad mínima de energía para alcanzar cada grado de libertad. Por lo tanto, la cantidad de energía que puede almacenarse en una sustancia depende del tipo y el número de los grados de libertad energéticos que contribuyen a la sustancia a una temperatura determinada. Los líquidos suelen tener más modos de baja energía y más grados de libertad energéticos que los sólidos y la mayoría de los gases. Esta gama más amplia de posibilidades dentro de los grados de libertad suele generar mayores calores específicos para las sustancias líquidas que para los sólidos o los gases. Esta tendencia puede verse en la es:Capacidad calorífica#Tabla de capacidades caloríficas específicasTabla de capacidades caloríficasy comparando el agua líquida con el agua sólida (hielo), el cobre, el estaño, el oxígeno y el grafito.

Uso

El calor específico se utiliza para calcular la cantidad de calor absorbida cuando se añade energía a un material o sustancia mediante un aumento de la temperatura en un rango definido. El cálculo de la cantidad de calor o energía añadida a un material es un proceso relativamente fácil siempre que se registren las temperaturas inicial y final del material, se informe de la masa del material y se conozca el calor específico. El calor específico, la masa del material y la escala de temperatura deben estar todos en las mismas unidades para poder realizar con precisión el cálculo del calor.

La ecuación para calcular el calor (q) es la siguiente:

Q = s × m × ΔT

En la ecuación, s es el calor específico en (J/g-°C). m es la masa de la sustancia en gramos. ΔT se refiere al cambio de temperatura (°C) observado en la sustancia. La convención es restar la temperatura inicial del material a la temperatura final tras el calentamiento, por lo que ΔT es T Final-TInicial en la ecuación. Sustituyendo todos los valores en la ecuación y multiplicando se cancelan las unidades de masa y temperatura, dejando las unidades apropiadas de julios para el calor. Cálculos como éste son útiles en es:Calorimetría calorimetría


AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3