121. CAPACIDAD CALORÍFICA Y CALOR ESPECÍFICO
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 121: Capacidad Calorífica y Calor Específico.
Tema: Energía y Calor.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 Vamos a ver los conceptos de capacidad calorífica y calor específico. La capacidad calorífica de un cuerpo es la razón entre la cantidad de calor Q suministrado y el correspondiente aumento de temperatura delta T del cuerpo. Claro cuando le suministramos calor a un cuerpo este presenta un aumento de temperatura. Entonces como dice la definición anterior, capacidad calorífica de un cuerpo es igual a la razón o al cociente entre la cantidad de calor suministrado y el incremento de temperatura. Las unidades en las cuales se expresa la capacidad calorífica pueden ser las siguientes, Joules o Joules sobre grado Kelvin, el calor se mide en Joules y la temperatura se mide en grados Kelvin en el sistema internacional. Grado Kelvin es la unidad de temperatura en el sistema internacional, así como Joules o Joules es la unidad de energía y también de calor en el sistema internacional. También podría expresarse en calorías por grado centígrado o grado Celsius o también podría expresarse en BTU, recordemos que es la unidad térmica británica por grado Fahrenheit. Entonces en cualquiera de estas unidades se puede expresar la capacidad calorífica de un cuerpo. Por otro lado tenemos que el calor específico de la sustancia o material del que está constituido un cuerpo es la razón entre la capacidad calorífica del cuerpo, es decir Q sobre delta de T y la masa del cuerpo M. Se denota con la letra C minúscula, el calor específico se denota con C minúscula. Entonces tenemos que calor específico C minúscula es igual a la razón o el cociente entre la capacidad calorífica del cuerpo que es Q sobre delta de T y la masa del cuerpo. A esta M le podemos colocar denominador 1 y entonces aplicamos la ley de extremos y medios también conocida como ley de la oreja. En la parte de acá arriba nos queda el producto entre Q y 1, Q por 1 nos da Q y en la parte inferior es decir en el denominador nos queda el producto entre M y delta de T, o sea el cambio de temperatura. Esta expresión entonces es la del calor específico de una sustancia. Veamos las unidades en las cuales entonces se expresa el calor específico. Si estamos en el sistema internacional tenemos que la cantidad de calor va en julios o jul, la unidad de masa es el kilogramos y la unidad de temperatura sería el grado kelvin. Esas serán entonces las unidades para el calor específico en el sistema internacional. Pero una unidad o un conjunto de unidades más utilizadas, o sea con mayor frecuencia son las siguientes. La cantidad de calor expresada en calorías, la masa expresada en gramos y la temperatura expresada en grados centígrados. Esta unidad es más usual que esta, entonces con esta unidad expresamos el calor específico. De aquí podríamos entonces obtener otra definición para el calor específico que dice lo siguiente. El calor específico es la cantidad de calor que se necesita para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia. Esta definición sale entonces de la relación que acabamos de mostrar. Cantidad de calor necesaria para elevar en un grado de temperatura la unidad de masa de una sustancia. Veamos el ejemplo del agua. El calor específico del agua es igual a una caloría sobre gramo por grado centígrado, agua en estado líquido. Entonces vemos que es necesario una cantidad de calor de una caloría para elevar en un grado centígrado un gramo de agua en estado líquido. En el caso del hierro, el calor específico del hierro, recordemos el símbolo químico del hierro Fm, es igual a 0.11 en las mismas unidades, 0.11 calorías sobre gramo por grado centígrado. ¿Qué quiere decir esto? Que un gramo de hierro requiere de 0.11 calorías para elevar su temperatura en un grado centígrado. Vemos entonces que el calor específico del hierro es menor que el calor específico del agua en estado líquido. Esto significa que si tomamos una misma cantidad de hierro que de agua, por ejemplo un kilogramos de hierro y un kilogramos de agua que corresponde a un litro de agua y los colocamos sobre una estufa, entonces vemos que el hierro necesita menor cantidad de calor para elevar la temperatura que el agua. Esto quiere decir que se calentará con mayor rapidez la masa de hierro, el kilogramos de hierro que el kilogramos de agua. Por ejemplo puede tardar dos minutos calentar ese kilogramos de hierro mientras que calentar ese kilogramos de agua nos puede tardar 15 minutos. Esa es entonces el calor específico de diferentes sustancias, en este caso hierro y agua. Para terminar tenemos que de la expresión del calor específico, calor específico igual a Q sobre m por delta de T, podemos despejar la letra Q, es decir la cantidad de calor. Simplemente pasamos esa expresión m por delta de T que se encuentra dividiendo, la pasamos a multiplicar con el calor específico y podemos organizar la expresión de la siguiente manera, m por c por delta de T. Con esta expresión entonces vamos a encontrar en diferentes situaciones donde se presenta transferencia de energía en forma de calor, pues vamos a encontrar la cantidad de calor transferida que es igual como vemos aquí al producto entre la masa del cuerpo, el calor específico de la sustancia que conforma el cuerpo y la variación de temperatura. Si esta variación es positiva, es decir si tenemos un incremento de temperatura hablaremos de un calor suministrado o un calor que se gana. Si esta variación de temperatura es negativa, es decir hay un descenso de temperatura, entonces hablaremos de un calor que se pierde, que se pierde entre comillas, pero recordemos que la energía no se crea ni se destruye sino que se transforma. 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