La capacidad calorífica mide la cantidad de energía que se debe agregar a un objeto para calentarlo un grado. La capacidad calorífica de un objeto se encuentra mediante una fórmula simple: dividiendo la cantidad de energía térmica suministrada por el cambio de temperatura para determinar la cantidad de energía requerida por grado. Cada material de este mundo tiene una capacidad calorífica diferente. (Fuente: libro de física estándar de clase 10)
Fórmula: Capacidad calorífica = (energía térmica dada) / (aumento de temperatura)
Paso
Método 1 de 2: cálculo de la capacidad calorífica de un objeto
Paso 1. Conozca la fórmula de la capacidad calorífica
La capacidad calorífica de un objeto se puede calcular dividiendo la cantidad de energía calorífica suministrada (E) por el cambio de temperatura (T). La ecuación es: Capacidad calorífica = E / T.
- Ejemplo: la energía requerida para calentar un bloque a 5 grados Celsius es 2000 julios. ¿Cuál es la capacidad calorífica del bloque?
- Capacidad calorífica = E / T
- Capacidad calorífica = 2000 julios / 5˚C
- Capacidad calorífica = 400 julios por grado Celsius (J / ˚C)
Paso 2. Busque el cambio de temperatura
Por ejemplo, si quiero saber la capacidad calorífica de un bloque, y sé que se necesitan 60 julios para elevar la temperatura del bloque de 8 grados a 20 grados, necesito saber la diferencia entre las dos temperaturas para obtener el calor. capacidad. Dado que 20 - 8 = 12, la temperatura del bloque cambia en 12 grados. Por lo tanto:
- Capacidad calorífica = E / T
- Capacidad calorífica del bloque = 60 Julios / (20˚C - 8˚C)
- 60 julios / 12˚C
- Capacidad calorífica del bloque = 5 J / ˚C
Paso 3. Agrega las unidades correctas a tu respuesta para darle significado
Una capacidad calorífica de 300 no significa nada si no sabe cómo se mide. La capacidad calorífica se mide por la energía requerida por grado. Entonces, si medimos la energía en julios y el cambio de temperatura en grados Celsius, la respuesta final sería “cuántos julios se necesitan por grado Celsius. Por lo tanto, presentaremos nuestra respuesta como 300 J / ˚C, o 300 Joules por grado Celsius.
Si mide la energía térmica en calorías y la temperatura en Kelvin, su respuesta final es 300 Cal / K
Paso 4. Sepa que esta ecuación también funciona para objetos que se están enfriando
Cuando un objeto se enfría dos grados, pierde exactamente la misma cantidad de calor que necesitaría para calentarse 2 grados. Por lo tanto, si pregunta, "¿Cuál es la capacidad calorífica de un objeto si pierde 50 julios de energía y su temperatura cae 5 grados Celsius", aún puede usar esta ecuación:
- Capacidad calorífica: 50 J / 5˚C
- Capacidad calorífica = 10 J / ˚C
Método 2 de 2: Usar el calor específico de la materia
Paso 1. Sepa que el calor específico se refiere a la energía necesaria para elevar un grado la temperatura de un gramo de un objeto
Cuando busca la capacidad calorífica de una unidad de materia (1 gramo, 1 onza, 1 kilogramo, etc.), ha buscado el calor específico de este objeto. El calor específico indica la cantidad de energía necesaria para elevar un grado la temperatura de cada unidad de un objeto. Por ejemplo, para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius se requieren 0,417 julios de energía. Entonces, el calor específico del agua es 0.417 J / ˚C por gramo.
El calor específico de un material es constante. Esto significa que toda el agua pura tiene el mismo calor específico, que es 0,417 J / ˚C
Paso 2. Utilice la fórmula de capacidad calorífica para encontrar el calor específico de un material
Encontrar el calor específico es fácil, es decir, dividir la respuesta final por la masa del objeto. Los resultados muestran cuánta energía se requiere para cada pieza de objeto, como la cantidad de julios necesarios para cambiar la temperatura de solo un gramo de hielo.
- Ejemplo: "Tengo 100 gramos de hielo. Para elevar la temperatura del hielo en 2 grados Celsius se necesitan 406 julios. ¿Cuál es el calor específico del hielo?"
- Capacidad calorífica para 100 g de hielo = 406 J / 2˚C
- Capacidad calorífica para 100 g de hielo = 203 J / ˚C
- Capacidad calorífica para 1 g de hielo = 2,03 J / ˚C por gramo
- Si está confundido, piénselo de esta manera: elevar la temperatura en un grado por cada gramo de hielo que se necesitan 2.03 julios. Entonces, si tenemos 100 gramos de hielo, necesitamos 100 veces más julios para calentarlo todo.
Paso 3. Utilice calor específico para encontrar la energía necesaria para elevar la temperatura del material a cualquier temperatura
El calor específico de la materia indica la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de una unidad de materia (generalmente 1 gramo) en un grado. Para encontrar el calor necesario para elevar la temperatura de cualquier objeto a cualquier temperatura, simplemente multiplicamos todas las partes. Energía requerida = Masa x Calor específico x Cambio de temperatura. La respuesta siempre está en unidades de energía, como Joules.
- Ejemplo: "Si el calor específico del aluminio es 0.902 julios por gramo, ¿cuántos julios se necesitan para elevar la temperatura de 5 gramos de aluminio en 2 grados Celsius?
- Energía requerida = 5 g x 0.902 J / g˚C x 2˚C
- Energía requerida = 9.02 J
Paso 4. Conozca los calores específicos de materiales comunes
Para ayudar a la práctica, estudie series específicas comunes, que puede ver en un examen o aparecer en la vida real. ¿Qué puedes aprender de esto? Por ejemplo, tenga en cuenta que el calor específico del metal es mucho más bajo que el de la madera; esta es la razón por la que las cucharas de metal se calientan más rápido que la madera si se dejan en una taza de chocolate caliente. Un calor específico más bajo significa que un objeto se calienta más rápido.
- Agua: 4, 179 J / g˚C
- Aire: 1.01 J / g˚C
- Madera: 1,76 J / g˚C
- Aluminio: 0,902 J / g˚C
- Oro: 0,129 J / g˚C
- Hierro: 0.450 J / g˚C
Consejos
- La unidad internacional (SI) de capacidad calorífica es Joules por Kelvin, no solo Joules
- El cambio de temperatura está representado por una unidad de temperatura delta en lugar de solo una unidad de temperatura (digamos: 30 Delta K en lugar de solo 30K)
- La energía (calor) debe estar en julios (SI) [recomendado]
