Capacidad caloríficaFísica/Calorimetría/Capacidad calorífica

La capacidad calórica es la cantidad de calor que permite variar, en un grado, la temperatura

de un cuerpo. Expresada en fórmula:   donde:   = capacidad calórica;

   = cantidad de calor;   = variación de temperatura

El calor específico es la cantidad de calor cedido o absorbido por un gramo de una sustancia,

para variar su temperatura en un grado Celsius.   donde:   = calor específico;  = capacidad calórica;   = masa

y el calor necesario para producir un cierto aumento de temperatura es

Capacidad calorífica específica o calor específico de una sustancia

La capacidad calorífica, c, o calor específico, es la energía calorífica necesaria para aumentar 1ºC o 1K (si hablamos de incrementos es lo mismo) la temperatura de 1kg de masa de una sustancia a una presión de 1013 hPa, En el SI se expresa en J/kg·K y es una propiedad característica de las sustancias.

Esto significa que para que un kg de agua aumente 1ºC su temperatura a presión normal, se han de suministrar 4180 J de energía calorífica.

En general, conociendo la masa de sustancia, m, la variación de temperatura que experimenta, ΔT, y su capacidad calorífica específica se puede calcular la energía calorífica intercambiada o transferencia de calor, Q, según la fórmula:

Q=m·c·ΔT

Donde:

m = masa de la sustancia

c = capacidad calorífica específica

ΔT = Tf – Ti (temperatura final menos temperatura inicial del sistema)

Por ejemplo, para calentar una barra de 6kg de aluminio de 25ºC a 40ºC, sabiendo que la C del aluminio es de 895 J/kg·K

Q = m·c·ΔT = 6 kg · 895 (J/K·Kg) · (40-25) = 80550 J

Capacidad calorífica molar de una sustancia

La Capacidad calorífica molar, Cm, es la energía calorífica necesaria para aumentar 1K o 1ºC la temperatura de un mol de cualquier sustancia. En este caso, la transferencia de calor será:

Q= n·ΔT·Cm

Donde:

n = número de moles

Cm = capacidad calorífica molar

ΔT = Tf – Ti (temperatura final menos temperatura inicial del sistema)

Cabe destacar que para el caso de sólidos y líquidos, la capacidad calorífica específica y la capacidad calorífica molar son iguales si el proceso se realiza a presión constante como se se realiza a volumen constante. No obstante, en el caso de los gases, estos parámetros varían, lo cual se indica con un subíndice v y p para el proceso a V=cte y P=cte respectivamente: Cv, Cp, Cmv, Cmp, por lo que si en un ejercicio debemos calcular el calor transferido en el caso de un gas nos deben indicar si el proceso es isocoro o isobárico.

Cuando se trabaja con gases es bastante habitual expresar la cantidad de sustancia en términos del número de moles n. En este caso, el calor específico se denomina capacidad calorífica molar C. El calor intercambiado viene entonces dado por:

En el Sistema Internacional, las unidades de la capacidad calorífica molar son J/molK.

Criterio de signos: A lo largo de estas páginas, el calor absorbido por un cuerpo será positivo y el calor cedido negativo.

1.2Capacidades caloríficas de sólidos y gases: depende, de acuerdo con el teorema de equipartición de la energía, del número de grados de libertad que tiene una molécula, como se explicará a continuación.