CALOR ESPECIFICO

Calor específico
Preparado por:
Randall Figueroa Mata
Profesor
Escuela de Física
Universidad de Costa Rica

Introducción:
El calor es la energía que fluye de un objeto a alta temperatura a un objeto de baja
temperatura, debido a la diferencia de temperaturas.
La propiedad del agua que permitió la definición original de la caloría, es la
medida del cambio de temperatura que experimenta el aguacuando absorbe o
libera una cantidad de calor. El término general para esta propiedad es el de
capacidad calorífica y se define como la cantidad de calor necesaria para
cambiar la temperatura de un objeto en 1 K (1 C°).
La capacidad calorífica es una propiedad extensiva, lo que significa que su
magnitud depende del tamaño de la muestra. Por ejemplo, para elevar 1 C° la
temperatura de 1 g de agua serequieren 4,18 J (1 cal) pero para cambiar la
temperatura de 100 g de agua 1 C° se requerirá 100 veces esta energía. La
muestra de 1 g tiene una capacidad calórica de 4,18 J/°C, mientras que la
muestra de 100 g tiene una capacidad calorífica de 418 J/°C.
Una propiedad intensiva que se relaciona con la capacidad calorífica es el calor
específico, el cual se define como la cantidad de calor necesariapara elevar 1 °C
la temperatura de 1 g de una sustancia. Para el agua, el calor específico es de
4,18 J/ g C°. La mayoría de las sustancias tienen calores específicos mucho más
pequeños. Por ejemplo, el hierro tiene un calor específico de sólo 0,452 J / g K.
Esto significa que se requiere menos calor para elevar 1 g de hierro que el que se
necesita para elevar la temperatura del agua. Lo quesignifica también que una
cantidad dada de calor elevará más la temperatura de 1 g de hierro de lo que
haría 1 g de agua. El calor específico elevado del agua modera los efectos que
ejerce el mar sobre el clima. Estas grandes masas de agua se enfrían con mayor
lentitud en invierno que las grandes extensiones de tierra; de esta manera el aire
que llega a Tierra después de pasar sobre el mar nuncaestará tan frío como el
aire que ha pasado sobre las grandes extensiones de tierra. Similarmente, en
verano, el aire cerca del mar estará tan caliente como el aire de la parte central
de los continentes, porque el mar se calienta más lentamente que las grandes
extensiones de tierra.

Si Q es la cantidad de calor que hay que dar (o quitar) a una masa m de un
cuerpo para subir su temperatura de t1 a t2,se puede definir el calor específico
promedio del cuerpo entre t1 y t2 como:

(1)

En la siguiente tabla podemos ver algunos valores de sustancias comunes:

Sustancia

FUSION
Temperatura
de fusión
Tf (K)

Cobre
Plomo
Aluminio
Agua

1356
601
932
273

Calor
latente
Q
(kJ/kg)
205
22,9
399
333,7

EVAPORACIÓN
Temperatura de
evaporación
Tev (K)
2609
2023
2600
373

Calor
latente
Q
(kJ/kg)
4796
859
105302259

Calor
Específico
C
(kJ/kgK)
0,39
0,13
0,90
4,18

En general, si Q es la cantidad de calor necesaria que se le debe agregar a una
masa m de una sustancia dada, para que sufra un cambio de estado, podemos
definir al calor latente de ese cambio como:

h= Q / m

(2)

En nuestro experimento emplearemos el procedimiento conocido como método de
mezclas, el cual se basa en el principio deconservación de la energía y, por ser el
calor una forma de energía, podemos asegurar que cuando dos o más sustancias a
diferentes temperaturas se mezclan, la cantidad de calor perdida por una(s) de las
sustancias es igual a la cantidad de calor ganada por la(s) otra(s), en el entendido
de que no tendremos perdidas de energía al transformarse este en otra forma de
energía. El procedimiento permite determinarel calor específico de un sólido al
medir la cantidad de calor cedida por cierta cantidad de él a una temperatura alta al
mezclarse con agua a baja temperatura en un calorímetro.

El calorímetro es un recipiente diseñado para minimizar el flujo de calor hacia (o
desde) el ambiente que la rodea. Aun así, siempre habrá flujo de energía entre la
mezcla y el ambiente. Obviándolas, podemos...