Calor Especifico

Calor específico de las sustancias.

Hemos definido una cantidad de calor como la energía térmica requerida para elevar la temperatura de una masa dada. Pero la cantidad de energía térmica para elevar la temperatura de una sustancia varía con materiales diferentes. Por ejemplo, supongamos que tenemos 4 bloques de 1 kg, hechos de diferentes materiales, a una temperatura de 20 ºC y queremos calentarlos hasta 100 ºC. Cada bloque se construye de modo que tienen la misma área en la base, pero sus masas y en consecuencia sus pesos son idénticos y debido a que tienen diferentes densidades, las alturas de los bloques varían. La cantidad de calor que se requiere para aumentar la temperatura desde 20 ºC hasta 100 ºC, varía en cada uno de los bloques. El aluminio absorbe el calor en forma más eficiente que el hierro, cobre y plomo. Puesto que los bloques de hierro y aluminio absorben más calor que los bloques de cobre y plomo, podríamos esperar que liberaran más calor al enfriarse. Para ver que esto es cierto, cada uno de los bloques (a 100 ºC) se colocan sobre un bloque de hielo. Cada material, con la misma masa, temperatura y sección transversal se sumergirá a diferente profundidad en el bloque de hielo.

El hierro y el aluminio funden más hielo y por ello se hunden más profundamente que los otros bloques. Es claro que debe haber alguna propiedad de los materiales que explique las diferencias observadas en la figura. Esta propiedad debe ser una medida de la cantidad de calor Q requerida para cambiar la temperatura de un objeto en una cantidad Δt, pero también debe relacionarse con la masa m del objeto. Llamamos a esta propiedad calor específico, denotado por Ce

El calor específico de una sustancia, es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de una masa unitaria en un grado. La fórmula basada en esta definición, puede escribirse en las siguientes formas útiles:

Q= mCet

Donde

m: masa medida en g, Kg o Lbm

t: Variación de la temperatura expresada en 0C, 0F o K

Q: Cantidad de calor absorbida o liberada medida en: cal, Kcal, J y BTU

De acuerdo a lo anterior, ell calor específico se puede medir en:

El calor especifico del agua es de

En la tabla siguiente se presentan los Ce para diferentes sustancias

Ejemplo para resolverse grupalmente:

¿Cuál es el calor requerido para aumentar la temperatura de un lingote de plata de 1.5 kg de 25 ºC a 400 ºC?

En equipo, resuelve los siguientes problemas:

1. ¿Qué cantidad de calor se requiere para cambiar 300g de cobre de 25 0C a

78 0C?

2. Calcule la cantidad de plomo que se requiere calentar desde 20 0C hasta los 80 0C, para que se absorban 1500 calorías de calor.

3. Existe un proceso que requiere de 2458J de calor. Exprese esta energía en calorías, kilocalorías y BTU.

4. ¿Qué cantidad de calor se libera cuando 50 Lbm de plomo se enfrían de 98 0C a

42 0C?

5. Un trozo de 4 Kg de metal (Ce= 320 J/Kg. 0C) se encuentran inicialmente a

300 0C ¿Cuál será su temperatura final si pierde 50 Kj de energía calorífica?

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BLOQUE 2

Calor cedido y absorbido por los cuerpos.

La calorimetría significa medir el calor. Utilizando los valores conocidos de calor específico de las mediciones de materiales y temperatura, es fácil calcular el calor absorbido y despedido por algunas sustancias. El principio básico de la calorimetría es la conservación de la energía. Si un cuerpo caliente(1)

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