Calor específico, caloría, Calor específico, caloría, BTUBTU

Las unidades para medir el calor son la Las unidades para medir el calor son la caloría, la Unidad Térmica Británica caloría, la Unidad Térmica Británica (BTU) y una de las características de las (BTU) y una de las características de las sustancias, es el calor específico.sustancias, es el calor específico.

Unidades para medir el calor.Unidades para medir el calor.

Como ya señalamos, el calor es una forma Como ya señalamos, el calor es una forma de energía llamada energía calorífica. Por de energía llamada energía calorífica. Por lo tanto, lo tanto, las unidades para medir el las unidades para medir el calor son las mismas del trabajo calor son las mismas del trabajo mecánico y la energíamecánico y la energía::

a) Sistema Internacional de Unidades:a) Sistema Internacional de Unidades: JouleJoule = Newton x metro. = Newton x metro. b) Sistema CGS:b) Sistema CGS: ErgioErgio = dina x centímetro = dina.cm. = dina x centímetro = dina.cm.

Aunque existen las unidades anteriores, Aunque existen las unidades anteriores, aún se utilizan unidades como: la caloría y aún se utilizan unidades como: la caloría y el BTU que a continuación se describirán:el BTU que a continuación se describirán:

Caloría.- es la cantidad de calor Caloría.- es la cantidad de calor aplicado a un gramo de agua para aplicado a un gramo de agua para elevar su temperatura 1° Celevar su temperatura 1° C..

Kilocaloría.- Es un múltiplo de la Kilocaloría.- Es un múltiplo de la caloría y equivale a: 1 Kcal = 1000 caloría y equivale a: 1 Kcal = 1000 calcal..

El BTU es la unidad para medir el calor en El BTU es la unidad para medir el calor en el Sistema Inglés, y dichas siglas son el Sistema Inglés, y dichas siglas son British Thermal Unit, que significa, Unidad British Thermal Unit, que significa, Unidad térmica Británica, ytérmica Británica, y es la cantidad de es la cantidad de calor aplicada a una libra de agua calor aplicada a una libra de agua (454 gramos) para que eleve su (454 gramos) para que eleve su temperatura un grado Fahrenheittemperatura un grado Fahrenheit::

1 Btu = 252 cal = 0.252 Kcal1 Btu = 252 cal = 0.252 Kcal La equivalencia entre joules y La equivalencia entre joules y

calorías, es la siguiente:calorías, es la siguiente: 1 joule = 0.24 cal1 joule = 0.24 cal 1 caloría = 4.2 Joules.1 caloría = 4.2 Joules.

Calor específico.Calor específico.

Puesto que la capacidad calorífica de una Puesto que la capacidad calorífica de una sustancia es la relación entre el calor sustancia es la relación entre el calor recibido y su variación de temperatura; si recibido y su variación de temperatura; si calentamos diferentes masas de una calentamos diferentes masas de una misma sustancia, observaremos que su misma sustancia, observaremos que su capacidad calorífica es distinta. Por capacidad calorífica es distinta. Por ejemplo, al calentar dos trozos de hierro, ejemplo, al calentar dos trozos de hierro, uno de 2 kg y otro de 10 kg, la relación uno de 2 kg y otro de 10 kg, la relación ΔΔQ/Q/ΔΔT = C es diferente entre los dos T = C es diferente entre los dos trozos, aunque se trata de la misma trozos, aunque se trata de la misma sustancia.sustancia.

Pero si dividimos el valor de la capacidad Pero si dividimos el valor de la capacidad calorífica de cada trozo de hierro entre su calorífica de cada trozo de hierro entre su masa, encontraremos que la relación: masa, encontraremos que la relación: capacidad calorífica/masa, o bien C/m capacidad calorífica/masa, o bien C/m para cada trozo es la misma. De donde para cada trozo es la misma. De donde para un mismo material para un mismo material independientemente de su masaindependientemente de su masa C/m = C/m = constanteconstante. A esta relación se le nombra . A esta relación se le nombra calor específicocalor específico y es una propiedad y es una propiedad característica de la materia.característica de la materia.

Por definición: el calor específico Ce Por definición: el calor específico Ce de una sustancia es igual a la de una sustancia es igual a la capacidad calorífica C de dicha capacidad calorífica C de dicha sustancia entre su masa msustancia entre su masa m::

Ce = C/m, como C = Ce = C/m, como C = ΔΔQ/Q/ΔΔT, Ce = T, Ce = ΔΔQ/mQ/mΔΔTT Por , lo tantoPor , lo tanto Q = m Ce Q = m Ce ΔΔTT. En t. En téérminos rminos

prpráácticos, cticos, el calor especel calor especíífico se define fico se define como la cantidad de calor que como la cantidad de calor que necesita un gramo de una sustancia necesita un gramo de una sustancia para elevar su temperatura un grado para elevar su temperatura un grado CelsiusCelsius..

En el primer cuadro de este tema se En el primer cuadro de este tema se muestran los calores específicos de muestran los calores específicos de algunas sustancias. En el caso del agua, algunas sustancias. En el caso del agua, su valor es de 1 cal/g °C, esto quiere decir su valor es de 1 cal/g °C, esto quiere decir que un gramo de agua aumenta su que un gramo de agua aumenta su temperatura un grado Celsius cuando se le temperatura un grado Celsius cuando se le suministra una cantidad de calor igual a suministra una cantidad de calor igual a una caloría. Según el cuadro, el agua tiene una caloría. Según el cuadro, el agua tiene mayor calor específico, lo cual significa mayor calor específico, lo cual significa que necesita más calor para elevar su que necesita más calor para elevar su temperatura.temperatura.

Por ejemplo, cuando se ponen a calentar Por ejemplo, cuando se ponen a calentar por separado la misma masa de dos por separado la misma masa de dos sustancias diferentes, como el agua y la sustancias diferentes, como el agua y la plata, se observará que al aplicarles plata, se observará que al aplicarles cantidades iguales de calor, la plata se cantidades iguales de calor, la plata se calentará aproximadamente 18 veces más calentará aproximadamente 18 veces más rápido en comparación con el agua, por lo rápido en comparación con el agua, por lo tanto, cuando ésta suba 1°C de tanto, cuando ésta suba 1°C de temperatura, la plata subirá 18 °C.temperatura, la plata subirá 18 °C.

Problemas de calor específico.Problemas de calor específico. 1.- ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a una 1.- ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a una

barra de plata de 12 kg para que eleve su barra de plata de 12 kg para que eleve su temperatura de 22°C a 90°C?temperatura de 22°C a 90°C?

DatosDatos FórmulaFórmula Q = ?Q = ? Q = m Ce Q = m Ce ΔΔTT m = 12 kg = 12000 grm = 12 kg = 12000 gr To = 22°CTo = 22°C Tf = 90°CTf = 90°C Ce Ag = 0.056 cal/g°CCe Ag = 0.056 cal/g°C SustituciSustitucióón y resultado:n y resultado: Q = 12000 x 0.056 cal/g°C x (90°C-22°C) = Q = 12000 x 0.056 cal/g°C x (90°C-22°C) =

45696 cal45696 cal. .

2.- 600 gramos de hierro se encuentran a una 2.- 600 gramos de hierro se encuentran a una temperatura de 20° C. ¿Cuál será su temperatura temperatura de 20° C. ¿Cuál será su temperatura final si le suministran 8000 calorías?final si le suministran 8000 calorías?

DatosDatos FórmulaFórmula m = 600 grm = 600 gr Q = mCe (Tf-To)Q = mCe (Tf-To) To = 20°CTo = 20°C Despejando a Tf por pasos:Despejando a Tf por pasos: Tf = ?Tf = ? Tf-To = Q/mCeTf-To = Q/mCe Q = 8000 calQ = 8000 cal Tf = Q/mCe + ToTf = Q/mCe + To Ce Fe = 0.113 cal/g°C Sustitución y resultado:Ce Fe = 0.113 cal/g°C Sustitución y resultado: Tf = Tf = 8000 cal 8000 cal + 20°C = + 20°C = 137.99 °C137.99 °C.. 600 gr x 0.113 cal/g°C600 gr x 0.113 cal/g°C

3.- ¿Qué cantidad de calor se necesita 3.- ¿Qué cantidad de calor se necesita suministrar a 500 gramos de agua para que suministrar a 500 gramos de agua para que eleve su temperatura de 10°C a 80°C?.eleve su temperatura de 10°C a 80°C?.

DatosDatos FórmulaFórmula Q = ?Q = ? Q = m Ce (Tf-To)Q = m Ce (Tf-To) m = 500 grm = 500 gr Sustitución y resultado:Sustitución y resultado: To = 10°C Q = 500 gr x 1 cal/gr°C x (80°C-To = 10°C Q = 500 gr x 1 cal/gr°C x (80°C-

10°C)10°C) Tf = 80 °C Tf = 80 °C Q = 35000 caloríasQ = 35000 calorías.. Ce HCe H22O = 1 cal/g°C .O = 1 cal/g°C .

4.- Determine el calor específico de una muestra metálica 4.- Determine el calor específico de una muestra metálica de 100 gramos que requiere 868 calorías para elevar su de 100 gramos que requiere 868 calorías para elevar su temperatura de 50°C a 90°C. De acuerdo al cuadro 1, temperatura de 50°C a 90°C. De acuerdo al cuadro 1, identificar de qué sustancia se trata.identificar de qué sustancia se trata.

DatosDatos FórmulaFórmula Ce = ?Ce = ? Ce = Q/mCe = Q/mΔΔTT m = 100 grm = 100 gr SustituciSustitucióón y resultado:n y resultado: Q = 868 calQ = 868 cal Ce = 868 cal/100 gr x 40°C = Ce = 868 cal/100 gr x 40°C = 0.2170.217 ΔΔT = 90°C T = 90°C –– 50 °C = 40°C 50 °C = 40°C cal/g°Ccal/g°C.. Al consultar el cuadro encontraremos que la muestra Al consultar el cuadro encontraremos que la muestra

metmetáálica es lica es de aluminiode aluminio..