El calor es la energía interna de las moléculas que constituyen el cuerpo. Fluye de un cuerpo caliente a un cuerpo frío cuando se mantienen en contacto. La medida de la cantidad de calor se llama calorimetría . A partir de nuestra experiencia cotidiana, encontramos que diferentes cuerpos requieren diferentes cantidades de energía térmica para el mismo aumento de su temperatura. Esta propiedad del cuerpo se expresa en términos de su capacidad térmica o calorífica. La capacidad calorífica del cuerpo es la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar la temperatura en 1°C o 1 K, y se denota con el símbolo C'. Por ejemplo, si la capacidad calorífica de un cuerpo es 60 JK -1 , esto significa que se requieren 60 J de energía calorífica para elevar la temperatura de ese cuerpo en 1K o 1°C.
Capacidad calorífica C' = Cantidad de energía térmica suministrada/aumento de temperatura Si al impartir Q cantidad de calor a un cuerpo, su temperatura aumenta en ∆t entonces C' = Q ∕ ∆t |
Unidades de capacidad calorífica
La unidad SI de capacidad calorífica es joule por kelvin o joule por grado C. Las otras unidades comunes de capacidad calorífica son cal °C -1 y kcal °C -1 .
1 kcal °C -1 = 1000 cal °C -1
1 cal K -1 = 4,2 J K -1
La capacidad calorífica del cuerpo cuando se expresa en unidad de masa se denomina capacidad calorífica específica de la sustancia de ese cuerpo. Se denota por el símbolo c. La capacidad calorífica específica es la propiedad característica de la sustancia y es diferente para diferentes cuerpos. La capacidad calorífica específica de una sustancia se define como la capacidad calorífica por unidad de masa de un cuerpo de esa sustancia.
Capacidad calorífica específica c = Capacidad calorífica del cuerpo C' / Masa del cuerpo m como C' = Q ∕ ∆t Por lo tanto, \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) o \(Q = c \times m \times \Delta t\) La capacidad calorífica específica de una sustancia es la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar la temperatura de la unidad de masa de esa sustancia en 1 °C o 1 K. |
La cantidad de energía térmica absorbida para aumentar la temperatura de un cuerpo depende de tres factores:
Unidad de capacidad calorífica específica
La unidad SI de capacidad calorífica específica es julio por kilogramo por kelvin (J kg -1 K -1 ) o julio por kilogramo por grado centígrado (J kg -1 °C -1 ).
Las otras unidades de capacidad calorífica específica son cal g -1 °C -1 y kcal kg -1 °C -1 .
1 cal g -1 °C -1 = 4,2 × 10 3 J kg -1 K -1
Por ejemplo, si la capacidad calorífica específica del hierro es 0,48 J∕g °C, esto significa que la energía calorífica necesaria para elevar la temperatura de 1 g de hierro en 1 °C es 0,48 J.
| Capacidad calorífica | Capacidad calorífica específica |
| Es la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar la temperatura de todo el cuerpo en 1°C. | Es la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa del cuerpo en 1°C. |
| Depende de la sustancia y la masa del cuerpo; cuanto mayor es la masa mayor es su capacidad calorífica. | No depende de la masa del cuerpo; es la propiedad característica de la sustancia del cuerpo. |
| Su unidad JK -1 | Su unidad J Kg-1K -1 |
La capacidad calorífica específica es diferente para diferentes sustancias. Por lo general, un buen conductor tiene una capacidad calorífica específica baja, mientras que un mal conductor tiene una capacidad calorífica específica alta. Si calentamos la misma masa de dos sustancias diferentes en el mismo quemador para proporcionar la misma cantidad de suministro de calor, notaremos que después del mismo intervalo de tiempo, el aumento de temperatura de dos sustancias diferentes es diferente. Esto se debe a sus diferentes capacidades caloríficas específicas. La sustancia con baja capacidad calorífica específica muestra un rápido y elevado aumento de temperatura, por lo que es mejor conductora del calor que la sustancia con alta capacidad calorífica específica que muestra un lento y pequeño aumento de temperatura.
El agua tiene una alta capacidad calorífica específica (=4200 J Kg -1 K -1 ). La capacidad calorífica específica es diferente para una sustancia en sus diferentes fases como para el agua, la capacidad calorífica específica es 4200 J Kg -1 K -1 , la del hielo es 2100 J Kg -1 K -1 y la del vapor es 460 J Kg -1 K -1 .
| Sustancia | Capacidad calorífica específica | |
| en J Kg- 1 K -1 | en cal g -1 °C -1 | |
| Plomo | 130 | 0.031 |
| Plata | 235 | 0.055 |
| Cobre | 399 | 0.095 |
| Hierro | 483 | 0.115 |
| Aluminio | 882 | 0.21 |
| Aceite de queroseno | 2100 | 0.50 |
| Hielo | 2100 | 0.50 |
| Agua de mar | 3900 | 0,95 |
| Agua | 4180 | 1.0 |
Temperatura y calor específico: El siguiente gráfico muestra cuántos grados Celsius aumenta un gramo de un material específico por una caloría de calor. 
Pregunta 1: Una pieza de metal de 50 g de masa a 30 °C requirió 2400 J de energía térmica para elevar su temperatura a 330 °C. Calcular la capacidad calorífica específica del metal.
Solución: dado, m = 50 g, energía térmica = 2400 J, aumento de temperatura = 330 − 30 = 300 °C = 300 K.
Capacidad calorífica específica \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
Pregunta 2: ¿Qué masa de un líquido A con un calor específico de 0,84 J g -1 K -1 a una temperatura de 40 °C debe mezclarse con 100 g de un líquido B con un calor específico de 2,1 J g -1 K -1 a una temperatura de 40 °C? 20 °C para que la temperatura final de la mezcla sea de 32 °C?
Solución: Caída de la temperatura del líquido A = 40−32 = 8 °C, Aumento de la temperatura del líquido B = 32 − 20 = 12 °C
La energía térmica viene dada por m gramo de líquido A = m × 0,84 × 8 J
Energía térmica absorbida por 100 gramos de líquido B = 100 × 2,1 × 12 J
Asumiendo que no hay pérdida de calor, energía térmica dada por A = energía térmica tomada por B
m×0,84×8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 gramos
