O calor específico (c) é uma grandeza física que está relacionada com a quantidade de calor que produz uma variação térmica, sendo uma característica de cada material.
Dessa forma, ele determina a quantidade de calor necessária para a variação de 1 °C de 1g da substância.
Tabela de Calor Específico
Lembre-se que cada substância apresenta um calor específico. Confira abaixo uma tabela com 15 substâncias e os valores do calor específico de cada uma.
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 |
De acordo com os dados da tabela a água apresenta calor específico de 1 cal/g.ºC. Isso quer dizer que é necessária a energia de 1 cal para que haja a variação de 1 ºC em 1 g de água.
Fórmula do Calor Específico
Para calcular o calor específico das substâncias utiliza-se a seguinte fórmula:
c = Q/m. ΔT ou c = C/m
Onde,
c: calor específico (cal/g.°C ou J/Kg.K)
Q:
quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
ΔT: variação de temperatura (°C ou K)
C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
No Sistema Internacional (SI), o calor específico é medido em J/Kg.K (Joule por quilograma e por Kelvin). No entanto, é muito comum ser medido em cal/g.°C (caloria por grama e por grau Celsius).
1 cal = 4,186 J
Calor Específico Molar
O calor específico molar, também chamado de capacidade calorífica molar, é determinado pela relação entre a capacidade térmica e o número de mols presentes.
Assim, 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
Outro conceito que está relacionado com o calor específico é o de capacidade térmica (C).
Essa grandeza física é determinada pela quantidade de calor fornecida a um corpo e a variação de temperatura sofrida por ele.
Ela pode ser calculada pela seguinte fórmula:
C = Q/ΔT
Onde,
C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
Q: quantidade de calor (cal ou J)
ΔT: variação de temperatura (°C ou K)
Exemplo: Se um corpo recebeu 100 cal e sua temperatura variou 25 ºC, então sua capacidade térmica é 4 cal/º C pois
C
= Q/ΔT
C = 100 cal / 25 ºC
C = 4 cal/ ºC
Isso significa que para variar 1 ºC de sua temperatura, o corpo precisa receber 4 cal.
A capacidade térmica e o calor específico estão relacionados através da fórmula:
c = C/m
Onde,
C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
m: massa (g ou Kg)
c: calor específico (cal/g°C ou J/Kg.K)
Se no exemplo utilizado anteriormente o corpo apresenta uma massa de 10 gramas, então seu calor específico é 0,4 cal/g.ºC, pois
c = C/m
c = 4 cal/ºC / 10 g
c = 0,4 cal/g.ºC
Portanto, 1 grama da substância necessita de 0,4 cal para variar 1 ºC de sua temperatura.
Calor Latente e Calor Sensível
Além do calor específico, existem outras formas de calor, das quais se destacam:
Calor Latente (L): corresponde a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo. Nesse caso, sua temperatura permanece a mesma, enquanto seu estado físico se modifica.
No Sistema Internacional (SI), o calor latente é medido em J/Kg (Joule por quilograma), entretanto, pode ser medido em cal/g (caloria por grama). Ele é calculado pela seguinte fórmula:
Q = m . L
Onde,
Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
L: calor latente (cal/g ou
J/Kg)
Obs: diferente do calor específico, o latente não depende da temperatura. Isso porque quando ocorre as mudanças de estado, a temperatura não varia. Por exemplo, um cubo de gelo derretendo, a temperatura da água em estado sólido e líquido é a mesma.
Calor Sensível: corresponde a variação de temperatura de um corpo, por exemplo, quando aquecemos uma barra de metal. Nessa experiência, a temperatura do metal aumenta, no entanto, seu estado físico (sólido) não se altera.
Ele é calculado pela seguinte fórmula:
Q = m . c . Δθ
Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
m: massa do corpo (g ou Kg)
c: calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ: variação de temperatura (°C ou K)
Leia também sobre: Calorimetria
Exercícios sobre Calor Específico
Questão 1
(Mackenzie) Em uma manhã de céu azul, um banhista na praia observa que a areia está muito quente e a água do mar está muito fria. À noite, esse mesmo banhista observa que a areia da praia está fira e a água do mar está morna. O fenômeno observado deve-se ao fato de que:
a) a densidade da água do mar é menor que a da areia.
b) o calor
específico da areia é menor que o calor específico da água.
c) o coeficiente de dilatação térmica da água é maior que o coeficiente de dilatação térmica da areia.
d) o calor contido na areia, à noite, propaga-se para a água do mar.
e) a agitação da água do mar retarda seu resfriamento.
Ver Resposta
Alternativa correta: b) o calor específico da areia é menor que o calor específico da água.
O valor do calor específico depende da substância que constitui o corpo. Nesse caso, a água possui calor específico maior que a areia e, por isso, é necessária uma maior quantidade de calor para variar a temperatura de 1 grama de água do que para 1 grama de areia.
Questão 2
(UFPR) Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC, foram necessárias 4 000 calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem respectivamente:
a) 8 cal/ ºC e 0,08 cal/g .ºC
b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC
c) 90 cal/ ºC e 0,09 cal/g. ºC
d) 95 cal/ ºC e 0,15 cal/g. ºC
e) 120 cal/ ºC e 0,12 cal/g. ºC
Ver Resposta
Alternativa correta: b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC
A capacidade térmica é calculada através da fórmula C = Q/Δθ e está relacionada com o calor específico matematicamente por C = m.c
Substituindo os dados do enunciado nas fórmulas, temos:
Questão 3
(UFU) 240 g de água (calor específico igual a 1 cal/g°C) são aquecidos pela absorção de 200 W de potência na forma de calor. Considerando 1 cal = 4 J, o intervalo de tempo necessário para essa quantidade de água variar sua temperatura em 50 °C será de?
a) 1 min
b) 3 min
c) 2 min
d) 4 min
Ver Resposta
Alternativa correta: d) 4 min
1º passo: calcular a quantidade de calor
2º passo: converter calorias em Joules
1 cal - 4 J
12000 cal - x
x = 12000 cal . 4 J/1 cal
x = 48 000 J
3º passo: calcular a potência
P = trabalho/tempo
200 W = 48 000 J/tempo
tempo = 48 000 J/200 W
tempo = 240 s
4º passo: converter segundos em minutos
60 s - 1 min
240 s - y
y = 240 s . 1 min/60 s
y = 4 min
Estude com mais exercícios sobre temperatura e calor.
Leia também:
- Calor e Temperatura
- Propagação de Calor
- Equilíbrio Térmico
Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).