La capacidad calorífica molar es la cantidad de calor que se debe agregar para elevar 1 mol (mol) de una sustancia a fin de elevar su temperatura un grado (ya sea Celsius o Kelvin). La capacidad calorífica molar se puede encontrar utilizando la fórmula de capacidad calorífica molar que requiere tomar el calor específico y multiplicarlo por la masa molar.
La fórmula de la capacidad calorífica molar se muestra a continuación:
¿Cuál es el calor específico? La calor especifico de un líquido es la cantidad de calor que se debe agregar a 1 gramo de un líquido para elevar su temperatura un grado (ya sea Celsius o Kelvin). Cuanto mayor sea la capacidad calorífica, más calor se requiere para elevar la temperatura.
La capacidad calorífica es más general que cualquiera de los términos anteriores. Representa la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la temperatura de una determinada cantidad de la sustancia.
¿Qué es el calor específico del agua?
El calor específico del agua es 4,18 J / g-K. Es importante tener en cuenta las unidades: los julios son para energía o calor. El Kelvin es para el grado de aumento de calor. Finalmente, g es la cantidad indicada de sustancia.
¿Cuál es la capacidad calorífica molar del agua?
Recuerde, la capacidad calorífica molar de una sustancia es la capacidad calorífica de 1 mol de una sustancia. Esto significa que en las unidades debes incluir mol en lugar de gramos.
En lugar de gramos, debes convertirlos en mol. Esto requiere el uso de la fórmula de capacidad calorífica molar. Eso significa que necesita el calor específico del agua y la masa molar del agua. La masa molar del agua es 18,0 g / mol.
Multiplicando eso juntos obtienes:
Cálculo de la capacidad calorífica molar
En general, para encontrar la capacidad calorífica molar de un compuesto o elemento, simplemente multiplique el calor específico por la masa molar.
Por ejemplo, el calor específico del metano (CH4) es 2,20 J / g-K. Para convertir a capacidad calorífica molar, puede utilizar la fórmula de capacidad calorífica molar: multiplique el calor específico por la masa molar del metano. La masa molar del metano es 16.04 J / g-K.
Multiplicando lo anterior, obtienes:
¿Cuánto calor se requiere para elevar la temperatura de una sustancia?
Para calcular cuánto calor se necesita para elevar la temperatura de una cantidad determinada de una sustancia en un número determinado de grados, puede utilizar la siguiente ecuación:
Aquí, q es el calor, n es el número de moles, C es la capacidad calorífica molar y ΔT es el cambio de temperatura.
Por ejemplo: ¿Cuánto calor se necesita para aumentar la temperatura de 5 mol de mercurio (Hg) en 10 K? El calor específico del mercurio es 27,8 J / mol-K.
Por lo tanto,
n = 5 mol
C = 27,8 J / mol-K
ΔT = 10 K
q =?
Conectando esto a la ecuación da:
Entonces, la cantidad de calor requerida para calentar 5 mol de Hg por 10 K es:
También puede utilizar esta ecuación para encontrar la cantidad de moles de una sustancia si sabe cuánto calor se absorbió.
Por ejemplo: Sabes que una muestra de carbonato de calcio (CaCO3) se ha elevado en 5 K, la energía absorbida fue de 550 J y la capacidad calorífica molar es de 82 J / mol-K.
n =?
C = 82 J / mol-K
ΔT = 5 K
q = 550 J
Esto significa que puede reorganizar la ecuación original para que en lugar de resolver para q, que ya conoce, pueda resolver para n.
Ahora, conectando los valores conocidos:
Finalmente, esto significa que la muestra tenía:
Esta ecuación te permite determinar cualquiera de las cuatro cantidades, ¡dado que tienes las otras tres!