Calor específico: o que é, como calcula e qual é a fórmula?

O calor específico é a quantidade de calor necessária para que cada grama de uma substância passe por uma mudança de temperatura correspondente a 1°C.

O calor específico é a quantidade de calor necessária para que cada grama de uma substância passe por uma mudança de temperatura correspondente a 1°C.

Desse modo, o cálculo do calor específico é feito por meio da fórmula: c = Q/m. ΔT ou c = C/m. Além disso, um detalhe importante é que cada substância tem um calor específico.

Por exemplo, o calor específico da água é de 1 cal/g.ºC, por outro lado, o calor específico do ferro é de 0,11 cal/g.ºC. Por fim, o da madeira é de 0,42 cal/g.ºC.

Fórmula do calor específico

Em síntese, a fórmula para calcular o calor específico é:

c = Q/m. ΔT ou c = C/m

Sendo que

c é o calor específico (cal/g.°C ou J/Kg.K)
Q é a quantidade de calor (cal ou J)
m é a massa (g ou Kg)
ΔT é a variação de temperatura (°C ou K)
Por fim, C é a capacidade térmica (cal/°C ou J/K)

Em resumo, no Sistema Internacional (SI), o calor específico é medido em J/Kg.K (Joule por quilograma e por Kelvin). Contudo, é muito comum ser medido em cal/g.°C (caloria por grama e por grau Celsius).

1 cal = 4,186 J

Tabela

Cada tipo de substância tem um calor específico. Confira abaixo 15 substâncias:

Substância Calor Específico (cal/g.ºC)
Água 1 cal/g ºC
Álcool Etílico 0,58 cal/g ºC
Alumínio 0,22 cal/g ºC
Ar 0,24 cal/g ºC
Areia 0,2 cal/g ºC
Carbono 0,12 cal/g ºC
Chumbo 0,03 cal/g ºC
Cobre 0,09 cal/g ºC
Ferro 0,11 cal/g ºC
Gelo 0,50 cal/g ºC
Hidrogênio 3,4 cal/g ºC
Madeira 0,42 cal/g ºC
Nitrogênio 0,25 cal/g ºC
Oxigênio 0,22 cal/g ºC
Vidro 0,16 cal/g ºC

Aplicações

Considerando o estudo da Calorimetria, o calor específico se encontra na definição matemática do calor sensível e da capacidade térmica de um material.

Em resumo, alguns fenômenos cotidianos podem ser mais bem compreendidos a partir da definição de calor específico.

Por exemplo, podemos comparar o calor específico da areia e da água. O da areia é cinco vezes menor do que o da água.

Portanto, enquanto cada grama de areia precisa de apenas 0,2 cal para variar a sua temperatura em 1°C, a água precisa de 1 cal para isso.  É por isso que durante o dia a areia da praia tem uma temperatura superior à da água.

Calor específico molar

O calor específico molar é também conhecido como capacidade calorífica molar. Em resumo, ele é estabelecido pela relação entre a capacidade térmica e o número de mols presentes.

Portanto, quando a capacidade calorífica de uma substância é dada para um mol dessa substância, ela passa a designar-se calor específico molar.

Calor específico e capacidade térmica

A capacidade térmica (C) é uma grandeza física definida pela quantidade de calor fornecida a um corpo e a variação de temperatura sofrida por ele.

Portanto, a fórmula de cálculo é:

C = Q/ΔT

Sendo que

C é a capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
Q é a  quantidade de calor (cal ou J)
ΔT é a variação de temperatura (°C ou K)

Para você entender melhor a capacidade térmica, vamos supor que um corpo recebeu 100 cal e sua temperatura variou 25 ºC. Sendo assim, a sua capacidade térmica é 4 cal/º C  já que:

C = Q/ΔT
100 cal / 25 ºC
4 cal/ ºC

Portanto, para variar 1 ºC de sua temperatura, o corpo precisa receber 4 cal. Por fim, a capacidade térmica e o calor específico estão relacionados por meio da fórmula:

c = C/m

Onde:

C é a capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
m é a massa (g ou Kg)
Por fim, c é o calor específico (cal/g°C ou J/Kg.K)

Voltando ao exemplo que usamos, o corpo tem uma massa de 10 gramas, portanto, o seu calor específico é 0,4 cal/g.ºC, isso porque:

c = C/m
4 cal/ºC / 10 g
0,4 cal/g.ºC

Sendo assim, 1 grama da substância necessita de 0,4 cal para variar 1 ºC de sua temperatura.

Calor latente X calor sensível

O Calor Latente (L) é a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo. Sendo que a sua temperatura continua a mesma, enquanto seu estado físico se modifica.

No Sistema Internacional (SI), o calor latente é medido em J/Kg (Joule por quilograma). Contudo, ele pode ser medido em cal/g (caloria por grama). A sua fórmula é:

Q = m . L

Desse modo, temos que:

Q é a quantidade de calor (cal ou J)
m é a massa (g ou Kg)
Por fim, L é o calor latente (cal/g ou J/Kg)

Um detalhe importante é que, diferente do calor específico, o latente não depende da temperatura. Isso porque quando ocorre as mudanças de estado, a temperatura não varia.

Por exemplo, quando um cubo de gelo está derretendo, a temperatura da água em estado sólido e líquido é a mesma.

Em contrapartida, o calor sensível é a variação de temperatura de um corpo, sem alteração no estado físico. Por exemplo, uma barra de metal aquecida muda de temperatura mas não muda de estado físico.

Enfim, a fórmula é:

Q = m . c . Δθ

Dessa forma, temos que:

Q é a quantidade de calor sensível (cal ou J)
m é a massa do corpo (g ou Kg)
c é o calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Por fim, Δθ é a variação de temperatura (°C ou K)

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Fontes: Brasil escola, Toda matéria e, por fim, Gestão educacional.

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