objetivo de aprendizaje
- calcular el cambio de temperatura de una sustancia dada su capacidad calorífica y la energía utilizada para calentarla
puntos clave
- La capacidad de calor es la relación entre la cantidad de energía térmica transferida a un objeto y el aumento resultante de su temperatura.,
- La capacidad de calor Molar es una medida de la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un mol de una sustancia pura en un grado K.
- La capacidad de calor específica es una medida de la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia pura en un grado K.
Términos
- Capacidad de calor la capacidad de una sustancia para absorber de un mol o gramo de una sustancia en un grado Celsius sin ningún cambio de fase.,
- Capacidad de calorla cantidad de calor que debe añadirse o eliminarse de una unidad de masa de una sustancia para cambiar su temperatura en un Kelvin.
capacidad térmica
la capacidad térmica es una propiedad física intrínseca de una sustancia que mide la cantidad de calor requerida para cambiar la temperatura de esa sustancia en una cantidad dada. En el sistema internacional de unidades (SI), la capacidad calorífica se expresa en unidades de julios por kelvin (J\bullet K^{-1}). La capacidad de calor es una propiedad extensa, lo que significa que depende del tamaño/masa de la muestra., Por ejemplo, una muestra que contiene el doble de la cantidad de sustancia que otra muestra requeriría el doble de la cantidad de energía térmica (Q) para lograr el mismo cambio de temperatura (\Delta T) que el requerido para cambiar la temperatura de la primera muestra.
capacidades molares y térmicas específicas
Hay dos cantidades derivadas que especifican la capacidad térmica como una propiedad intensiva (es decir, independiente del tamaño de una muestra) de una sustancia. Son:
- La capacidad de calor molar, que es la capacidad de calor por mol de una sustancia pura., La capacidad de calor Molar a menudo se designa CP, para denotar la capacidad de calor en condiciones de presión constante, así como CV, para denotar la capacidad de calor en condiciones de volumen constante. Las unidades de capacidad calorífica molar son \frac{J}{K \ bullet mol}.
- La capacidad de calor específico, a menudo simplemente llamado calor específico, que es la capacidad de calor por unidad de masa de una sustancia pura. Esto se denomina cP y cV y sus unidades se indican en \frac{J}{g \ bullet K}.,
calor, entalpía y temperatura
dada la capacidad de calor molar o el calor específico para una sustancia pura, es posible calcular la cantidad de calor requerida para elevar/bajar la temperatura de esa sustancia en una cantidad dada. Se aplican las siguientes dos fórmulas:
q = mc_p \ Delta T
q=nC_P\Delta T
en estas ecuaciones, m es la masa de la sustancia en gramos (utilizada cuando se calcula con calor específico), y n es el número de moles de sustancia (utilizada cuando se calcula con capacidad de calor molar).,
ejemplo
se nos da la capacidad de calor molar del agua, por lo que necesitamos convertir la masa dada de agua en moles:
\text{36 gramos}\times \frac{\text{1 mol }H_2O}{\text{18 g}}=\text{2.0 mol }H_2O
Ahora podemos conectar nuestros valores en la fórmula que relaciona calor y capacidad de calor:
q=nc_p\delta t
q=(2.0\;\text{mol})\left(75.,2\;\frac{J}{mol\bullet K}\right)(10\;K)
q=1504\; J