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La capacidad calórica mide cuánta energía necesitas agregar a algo para elevarlo en un grado. Encontrar la capacidad calórica de algo se reduce a una fórmula simple, solo divide la cantidad de energía calórica suministrada por un cambio en la temperatura para determinar cuánta energía se necesitó por grado. Todos los materiales en el mundo tienen una capacidad calórica diferente. (Fuente: libro de física regular de 10° grado)
Fórmula: capacidad calórica = (energía calórica suministrada)/(aumento de la temperatura)
Pasos
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Conoce la fórmula de la capacidad calórica. La capacidad calórica de un objeto se puede calcular al dividir la cantidad de energía calórica suministrada (E) entre el cambio de temperatura correspondiente (T). Nuestra ecuación es la siguiente: capacidad calórica = E/T .
- Ejemplo: se necesita 2.000 julios de energía para calentar un bloque hasta los 5 °C, ¿cuál es la capacidad calórica del bloque?
- Capacidad calórica = E/T
- Capacidad calórica = 2.000 julios/5 °C
- Capacidad calórica = 500 julios por grado Celsius (J/°C)
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Encuentra la diferencia de temperatura para los cambios de varios grados. Por ejemplo, si quieres saber la capacidad calórica de un bloque y sabes que se necesita 60 julios para elevar la temperatura del bloque de 8° a 20°, tienes que saber la diferencia entre las dos temperaturas para obtener la capacidad calórica. Dado que 20 - 8 = 12, la temperatura del bloque cambió 12 grados. Por lo tanto:
- Capacidad calórica = E/T
- Capacidad calórica del bloque = 60 julios/(20 °C - 8 °C)
- 60 julios/12 °C
- Capacidad calórica del bloque = 5 J/°C
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Agrega las unidades apropiadas a tu respuesta para darle significado. Una capacidad calórica de 300 no significa nada si no sabes cómo se midió. La capacidad calórica se mide por la energía usada por grado. Así que si medimos la energía en julios y el cambio de temperatura en Celsius, nuestra respuesta final representará cuántos julios necesitamos por grado Celsius . Por tanto, representaríamos nuestra respuesta como 300 J/°C o 300 julios por grado Celsius.
- Si mides la energía calórica en calorías y la temperatura en grados Kelvin, tu respuesta final sería 300 C/K.
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Ten en cuenta que esta ecuación también funciona para los objetos que se enfrían. Cuando algo se vuelve dos grados más frío, este pierde la misma cantidad de calor que ganaría si se hubiese vuelto 2 grados más caliente. Por tanto, si te preguntan: “¿Cuál es la capacidad calórica de un objeto si pierde 50 julios de energía y desciende 5 °C?”. Aún puedes usar nuestra ecuación:
- Capacidad calórica: 50 J/5 °C
- Capacidad calórica = 10 J/°C
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Ten en cuenta que el calor específico se refiere a la energía que se necesita para aumentar un gramo en un grado. Cuando encuentras la capacidad calórica de una unidad de algo (1 gramo, 1 onza, 1 kilogramo, etc.), has encontrado el calor específico de este objeto. El calor específico te indica la cantidad de energía que se necesita para elevar en un grado cada unidad . Por ejemplo, se necesita 0,417 julios para elevar 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. Así que el calor específico del agua es 417 J/°C por gramo.
- El calor específico de un material es constante. Eso significa que toda el agua pura tiene el mismo calor específico, 417 J/°C.
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Usa la fórmula de la capacidad calórica para encontrar el calor específico del material. Encontrarlo es fácil, solo divide tu respuesta final entre la masa del objeto. Esto te indica cuánta energía se necesitó por cada parte del objeto, así como cuántos julios cambian la temperatura en solo un gramo de hielo.
- Ejemplo: "Tengo 100 gramos de hielo. Se necesita 406 julios para elevar en 2 grados Celsius la temperatura del hielo, ¿cuál es el calor específico del hielo?"'
- Capacidad calórica por 100 g de hielo = 406 J/2 °C
- Capacidad calórica por 100 g de hielo = 203 J/°C
- Capacidad calórica por 1 g de hielo = 2,03 J/°C por gramo
- Si estás confundido, piensa en ello de esta forma: se necesita 2,03 julios para elevar cada uno de los gramos del hielo en un grado. Por tanto, si tenemos 100 gramos de hielo, necesitamos 100 veces más julios para calentarlo.
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Usa el calor específico para encontrar la energía que necesitas para elevar cualquier material a cualquier temperatura. El calor específico de un material te indica cuánta energía se necesita para elevar una unidad (generalmente 1 gramo) en un solo grado. Para encontrar el calor necesario para elevar cualquier objeto a cualquier temperatura, solo multiplicamos todas las partes: energía necesaria = masa x calor específico x cambio de temperatura . La respuesta siempre es en tu unidad de energía como los julios.
- Ejemplo: "si el calor específico del aluminio es 0,902 julios por gramo, ¿cuántos julios se necesita para elevar 5 gramos de aluminio en 2 °C?
- Energía necesaria = 5 g x 0,902 J/°C x 2 °C
- Energía necesaria = 9,2 J
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Conoce el calor específico de los materiales comunes. Para ayudarte a practicar, aprende los calores específicos comunes que podrías ver en un examen en la vida real. ¿Qué puedes aprender de estos? Por ejemplo, observa que el calor específico de los metales es mucho más bajo que el de la madera, esa es la razón por la que una cuchara de metal se calienta más rápido que la madera si la dejas en una taza caliente de chocolate. Los calores específicos más bajos significan que un objeto se calienta más rápido.
- Agua: 4,179 J/°C
- Aire: 1,01 J/°C
- Madera: 1,76
- Aluminio: 0,902 J/°C
- Oro: 0,129 J/°C
- Hierro: 0,450 [1] X Fuente de investigación
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Consejos
- La unidad SI de la capacidad calórica es julios por Kelvin, no solo julios.
- El cambio de temperatura se representa como unidad de temperatura delta, no solo como la unidad de temperatura (por ejemplo: 30 Delta K, no solo 30 K).
- Se recomienda que el calor (energía) se exprese en julios (SI).
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