A capacidade de calor mede a quantidade de energia que precisa ser adicionada a um objeto para torná-lo um grau mais quente. A capacidade de calor de um objeto é encontrada usando uma fórmula simples - dividindo a quantidade de energia térmica fornecida pela mudança na temperatura para determinar a quantidade de energia necessária por grau. Cada material neste mundo tem uma capacidade de calor diferente. (Fonte: livro de Física Padrão da Classe 10)
Fórmula: Capacidade de calor = (dada energia térmica) / (aumento na temperatura)
Etapa
Método 1 de 2: Calculando a capacidade de calor de um objeto
Etapa 1. Conheça a fórmula para capacidade de calor
A capacidade de calor de um objeto pode ser calculada dividindo a quantidade de energia térmica fornecida (E) pela mudança na temperatura (T). A equação é: Capacidade de calor = E / T.
- Exemplo: A energia necessária para aquecer um bloco a 5 graus Celsius é 2.000 Joules - qual é a capacidade de calor do bloco?
- Capacidade de calor = E / T
- Capacidade de calor = 2.000 Joule / 5˚C
- Capacidade de calor = 400 Joules por grau Celsius (J / ˚C)
Etapa 2. Procure a mudança de temperatura
Por exemplo, se eu quiser saber a capacidade de calor de um bloco e sei que leva 60 Joules para aumentar a temperatura do bloco de 8 graus para 20 graus, preciso saber a diferença entre as duas temperaturas para obter o calor capacidade. Como 20 - 8 = 12, a temperatura do bloco muda em 12 graus. Portanto:
- Capacidade de calor = E / T
- Capacidade de calor do bloco = 60 Joules / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- Capacidade de calor do bloco = 5 J / ˚C
Etapa 3. Adicione as unidades corretas à sua resposta para dar um significado
Uma capacidade de calor de 300 não significa nada se você não souber como ela é medida. A capacidade de calor é medida pela energia necessária por grau. Portanto, se medirmos a energia em Joules e a mudança de temperatura em Celsius, a resposta final seria “quantos Joules são necessários por grau Celsius. Portanto, apresentaremos nossa resposta como 300 J / ˚C, ou 300 Joules por grau Celsius.
Se você medir a energia térmica em calorias e a temperatura em Kelvin, sua resposta final é 300 Cal / K
Etapa 4. Saiba que esta equação funciona para objetos que estão esfriando também
Quando um objeto fica dois graus mais frio, ele perde exatamente a mesma quantidade de calor que levaria para ficar 2 graus mais quente. Assim, se você perguntar: "Qual é a capacidade térmica de um objeto se ele perder 50 Joules de energia e sua temperatura cair 5 graus Celsius", você ainda pode usar esta equação:
- Capacidade de calor: 50 J / 5˚C
- Capacidade de calor = 10 J / ˚C
Método 2 de 2: usando o calor específico da matéria
Etapa 1. Saiba que o calor específico se refere à energia necessária para elevar a temperatura de um grama de um objeto em um grau
Quando você procura a capacidade calorífica de uma unidade de matéria (1 grama, 1 onça, 1 quilograma, etc.), você procura o calor específico desse objeto. O calor específico indica a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de cada unidade de um objeto em um grau. Por exemplo, para aumentar a temperatura de 1 grama de água em 1 grau Celsius, são necessários 0,417 Joule de energia. Portanto, o calor específico da água é 0,417 J / ˚C por grama.
O calor específico de um material é constante. Isso significa que toda água pura tem o mesmo calor específico, que é 0,417 J / ˚C
Etapa 2. Use a fórmula de capacidade de calor para encontrar o calor específico de um material
Encontrar o calor específico é fácil, ou seja, divida a resposta final pela massa do objeto. Os resultados mostram quanta energia é necessária para cada pedaço de objeto, como o número de joules necessários para alterar a temperatura de apenas um grama de gelo.
- Exemplo: "Eu tenho 100 gramas de gelo. Para aumentar a temperatura do gelo em 2 graus Celsius são necessários 406 Joules - qual é o calor específico do gelo?" '
- Capacidade de calor para 100 g de gelo = 406 J / 2˚C
- Capacidade de calor para 100 g de gelo = 203 J / ˚C
- Capacidade de calor para 1 g de gelo = 2,03 J / ˚C por grama
- Se você está confuso, pense desta forma - para aumentar a temperatura em um grau para cada grama de gelo, são necessários 2,03 Joules. Então, se temos 100 gramas de gelo, precisamos de 100 vezes mais Joules para aquecer tudo.
Etapa 3. Use o calor específico para encontrar a energia necessária para elevar a temperatura do material a qualquer temperatura
O calor específico da matéria indica a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de uma unidade de matéria (geralmente 1 grama) em um grau. Para encontrar o calor necessário para elevar a temperatura de qualquer objeto a qualquer temperatura, simplesmente multiplicamos todas as partes. Energia necessária = massa x calor específico x mudança de temperatura. A resposta está sempre em unidades de energia, como Joules.
- Exemplo: "Se o calor específico do alumínio é 0,902 Joules por grama, quantos Joules são necessários para aumentar a temperatura de 5 gramas de alumínio em 2 graus Celsius?
- Energia necessária = 5 g x 0,902 J / g˚C x 2˚C
- Energia necessária = 9,02 J
Etapa 4. Conheça os calores específicos de materiais comuns
Para ajudar na prática, estude baterias específicas comuns, que você pode ver em um exame ou aparecer na vida real. O que você pode aprender com isso? Por exemplo, observe que o calor específico do metal é muito menor do que o da madeira - esse é o motivo pelo qual colheres de metal esquentam mais rápido do que madeira se deixadas em uma xícara de chocolate quente. Um calor específico mais baixo significa que um objeto aquece mais rápido.
- Água: 4, 179 J / g˚C
- Ar: 1,01 J / g˚C
- Madeira: 1,76 J / g˚C
- Alumínio: 0,902 J / g˚C
- Ouro: 0,129 J / g˚C
- Ferro: 0,450 J / g˚C
Pontas
- A unidade Internacional (SI) de capacidade de calor é Joules por Kelvin, não apenas Joules
- A mudança na temperatura é representada por uma unidade delta de temperatura em vez de apenas uma unidade de temperatura (digamos: 30 Delta K em vez de apenas 30K)
- Energia (calor) deve estar em Joules (SI) [Recomendado]
