¿Qué requiere más energía para calentarse: el aire o el agua? ¿Qué tal agua versus metal o agua versus otro líquido como la soda?
Estas preguntas y muchas otras están relacionadas con una propiedad de la materia llamada calor específico. El calor específico es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para elevar la temperatura de una sustancia en un grado Celsius.
Entonces, se necesita más energía para calentar el agua que el aire porque el agua y el aire tienen diferentes calores específicos.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Usa la fórmula:
Q = mcΔT, también escrito Q = mc (T - t0)
para encontrar la temperatura inicial (t0) en un problema de calor específico.
De hecho, el agua tiene uno de los calores específicos más altos de cualquier sustancia "común": 4,186 julios / gramo ° C. Es por eso que el agua es tan útil para moderar la temperatura de la maquinaria, los cuerpos humanos e incluso el planeta.
Ecuación para calor específico
Puede usar la propiedad del calor específico para encontrar la temperatura inicial de una sustancia. La ecuación para el calor específico generalmente se escribe:
Q = mcΔT
donde Q es la cantidad de energía térmica agregada, m es la masa de la sustancia, c es el calor específico, una constante, y ΔT significa "cambio de temperatura".
¡Asegúrese de que sus unidades de medida coincidan con las unidades utilizadas en la constante de calor específica! Por ejemplo, a veces el calor específico puede usar grados Celsius. Otras veces, obtendrá la unidad SI para la temperatura, que es Kelvin. En estos casos, las unidades de calor específico serán Joules / gramo ° C o Joules / gramo K. Lo mismo podría suceder con gramos versus kilogramos para la masa, o julios a Bmu para la energía. Asegúrese de verificar las unidades y realizar las conversiones necesarias antes de comenzar.
Usar calor específico para encontrar la temperatura inicial
ΔT también se puede escribir (T - t0), o la nueva temperatura de una sustancia menos su temperatura inicial. Entonces, otra forma de escribir la ecuación para el calor específico es:
Q = mc (T - t0)
Entonces, esta forma reescrita de la ecuación simplifica la búsqueda de la temperatura inicial. Puede insertar todos los demás valores que se le dan, luego resolver para t0.
Por ejemplo: digamos que agrega 75.0 julios de energía a 2.0 gramos de agua, elevando su temperatura a 87 ° C. El calor específico del agua es de 4,184 julios / gramo ° C. ¿Cuál fue la temperatura inicial del agua?
Inserta los valores dados en tu ecuación:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Simplificar:
75.o J = 8.368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Cambios de fase y calor específicos
Hay una excepción importante a tener en cuenta. La ecuación de calor específico no funciona durante un cambio de fase, por ejemplo, de un líquido a un gas o de un sólido a un líquido. Eso es porque toda la energía extra que se bombea se utiliza para el cambio de fase, no para aumentar la temperatura. Entonces, la temperatura se mantiene plana durante ese período, desechando la relación entre energía, temperatura y calor específico en esa situación.