En el lenguaje cotidiano, las personas usan los términos calor y temperatura de manera intercambiable. Sin embargo, en el campo de la termodinámica y la física en términos más amplios, los dos términos tienen significados muy diferentes. Si está tratando de calcular la cantidad de calor absorbida por algo cuando aumenta su temperatura, debe comprender la diferencia entre los dos y cómo calcular uno de otro. Puede hacerlo fácilmente: simplemente multiplique la capacidad calorífica de la sustancia que está calentando por la masa de la sustancia y el cambio de temperatura para encontrar el calor absorbido.

TL; DR (Demasiado tiempo; t Read)

Calcule la absorción de calor con la fórmula:

Q

= mc
Δ T

Q

significa el calor absorbido, m
es la masa de la sustancia que absorbe el calor, c
es la capacidad de calor específica y Δ T

es el cambio de temperatura.

La Primera Ley de Termodinámica y Calor

El primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de una sustancia es la suma del calor transferido a ella y el trabajo realizado en ella (o el calor transferido a ella menos el trabajo realizado por
it). "Trabajo" es solo una palabra que los físicos usan para la transferencia de energía física. Por ejemplo, remover una taza de café funciona en el líquido dentro de ella, y si trabajas en un objeto cuando lo levantas o lo arrojas.

El calor es otra forma de transferencia de energía, pero es uno que se lleva a cabo cuando dos objetos se encuentran a temperaturas diferentes entre sí. Si pone agua fría en una sartén y enciende la estufa, las llamas calientan la sartén y la sartén caliente calienta el agua. Esto aumenta la temperatura del agua y le da energía. La segunda ley de la termodinámica dicta que el calor solo fluye de los objetos más calientes a los más fríos, y no al revés.

Explicación de la capacidad específica de calor

La clave para resolver el problema del cálculo de la absorción de calor es el concepto de capacidad calorífica específica. Diferentes sustancias necesitan diferentes cantidades de energía para ser transferidas a ellas para elevar la temperatura, y la capacidad de calor específica de la sustancia le dice cuánto es eso. Esta es una cantidad dada por el símbolo c
y medida en joules /kg grado Celsius. En resumen, la capacidad de calor le indica cuánta energía calorífica (en julios) se necesita para elevar la temperatura de 1 kg de un material en 1 grado C. La capacidad calorífica específica del agua es de 4,181 J /kg grado C, y el calor específico la capacidad de calor del plomo es de 128 J /kg grado C. Esto le indica a simple vista que se necesita menos energía para aumentar la temperatura del plomo que agua.

Calculando la absorción de calor

Usted puede usar la información en las últimas dos secciones junto con una fórmula simple para calcular la absorción de calor en una situación específica. Todo lo que necesita saber es la sustancia que se calienta, el cambio de temperatura y la masa de la sustancia. La ecuación es:

Q

= mc
Δ T

Aquí, Q
significa calor (lo que quieres saber), m
significa masa, c
significa capacidad de calor específica y Δ T

es el cambio de temperatura. Puede encontrar el cambio de temperatura restando la temperatura de inicio de la temperatura final.

Como ejemplo, imagínese aumentar la temperatura de 2 kg de agua de 10 ° C a 50 ° C. El cambio de temperatura es Δ T

= (50 - 10) grados C = 40 degrees C. De la última sección, la capacidad de calor específica del agua es 4,181 J /kg grado C, entonces la ecuación da :

Q

= 2 kg × 4181 J /kg grado C × 40 grados C

= 334,480 J = 334.5 kJ

Entonces, se necesitan aproximadamente 334.5 miles de joules (kJ) de calor para elevar la temperatura de 2 kg de agua en 40 grados C.

Consejos sobre unidades alternativas

Algunas veces se dan capacidades de calor específicas en diferentes unidades. Por ejemplo, puede citarse en julios /gramo grados C, calorías /gramo grados C o julios /mol grados C. Una caloría es una unidad alternativa de energía (1 caloría = 4.184 julios), gramos son 1/1000 de un kilogramo , y una mole (acortada a mol) es una unidad utilizada en química. Siempre que use unidades consistentes, se mantendrá la fórmula anterior.

Por ejemplo, si el calor específico se da en julios /gramo grado C, también cite la masa de la sustancia en gramos o, alternativamente, convierta la capacidad de calor específica en kilogramos multiplicándolo por 1,000. Si la capacidad calorífica se expresa en julios /mol en grados C, también es más fácil citar la masa de la sustancia en moles. Si la capacidad calorífica se da en calorías /kg grados C, su resultado será en calorías de calor en lugar de joules, que puede convertir después si necesita la respuesta en julios.

Si encuentra a Kelvin como un unidad para la temperatura (símbolo K), para los cambios de temperatura esto es exactamente lo mismo que Celsius, por lo que realmente no necesita hacer nada.