Qual a diferença entre calor específico e capacidade térmica?

A diferença entre calor específico e capacidade térmica está relacionada às propriedades dos materiais e à quantidade de calor necessária para elevar ou diminuir a temperatura deles.

• Calor específico (c): É uma grandeza física que indica a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa de um material em 1°C. O calor específico é uma propriedade característica da substância e não depende da massa do corpo. A unidade de medida do calor específico é cal/g.ºC.

• Capacidade térmica (C): É a razão entre a quantidade de calor (Q) recebida por um corpo e a variação de temperatura (ΔT) sofrida por ele. Matematicamente, a capacidade térmica é expressa pela fórmula: C = Q / ΔT. A capacidade térmica é uma grandeza física extensiva, ou seja, varia com a quantidade de material. Sua unidade de medida no Sistema Internacional é calorias por grau Celsius (cal/ºC) .

É importante notar que a capacidade térmica depende da quantidade de calor recebida e da variação de temperatura, enquanto o calor específico depende apenas das propriedades da substância. Além disso, a capacidade térmica é uma grandeza física característica da substância, enquanto o calor específico é uma grandeza física característica do corpo.

Como calcular o calor específico de um material?

O calor específico de um material é a quantidade de calor necessária para que ocorra uma variação da temperatura de uma substância ou material em 1 °C.

Para calcular o calor específico de um material, você pode usar a fórmula do calor sensível: Q = m ⋅ c ⋅ Δ T Q=m\cdot c\cdot \Delta T Q=m⋅c⋅ΔT Onde:

• $Q$Qé o calor absorvido ou liberado (em calorias);
• $m$mé a massa do material (em gramas);
• $c$cé o calor específico do material (em calorias por grama-grau Celsius);
• $\Delta T$ΔTé a variação de temperatura (em graus Celsius);

Se você conhece os valores de. Q Q Q ,. m m m e. Δ T \Delta T ΔT , pode-se calcular o calor específico (. c c c ) do material.

Por exemplo, suponha que você queira calcular o calor específico de um material A, com 1200 calorias de calor absorvidas, 200 gramas de massa e uma variação de temperatura de 30°C: 1200 = 200 ⋅ c ⋅ 30 1200=200\cdot c\cdot 30 1200=200⋅c⋅30 1200 = 6000 ⋅ c 1200=6000\cdot c 1200=6000⋅c c = 1200 6000 c=\frac{1200}{6000} c=60001200​ c = 0 , 2 / g ° C c=0,2\cal/g°C c=0,2/g°C O calor específico do material A é 0,2 calorias por grama-grau Celsius.

Como calcular a capacidade térmica de um material?

A capacidade térmica de um material é uma grandeza que determina a quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de um corpo em uma unidade.

Para calcular a capacidade térmica, você pode usar a fórmula: C = Q Δ T C=\frac{Q}{\Delta T} C=ΔTQ​ Onde:

• C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K);
• Q: quantidade de calor (cal ou J);
• ΔT: variação de temperatura (°C ou K);

Se você conhece a massa e o calor específico do material, também pode usar a fórmula: C = m × c C=m\times c C=m×c Onde:

• m: massa (g ou kg);
• c: calor específico (cal/g°C ou J/Kg.K);

Por exemplo, se você tem 300 g de uma substância com calor específico de 0,09 cal/g.°C, a capacidade térmica pode ser calculada como: C = ( 0 , 3 × 1 0 3 × 0 , 09 ) ≈ 27 cal/°C C=(0,3\times 10^3\times 0,09)\approx 27\text{ cal/°C} C=(0,3×103×0,09)≈27cal/°C Lembre-se de que a capacidade térmica é uma característica do corpo, e não da substância.

Portanto, dois corpos feitos do mesmo material podem sofrer variações de temperatura diferentes ao receberem a mesma quantidade de calor, dependendo de suas massas.

Exemplos de aplicação do calor específico e da capacidade térmica?

O calor específico é uma grandeza física relacionada à quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de uma substância, sendo uma característica de cada material.

Já a capacidade térmica é a razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação de temperatura. Ambos são conceitos importantes para entender como os materiais reagem ao receberem calor.

Aqui estão alguns exemplos de aplicação do calor específico e da capacidade térmica:

1. Agua: A água possui um calor específico de 1 cal/g.ºCIsso significa que é necessário fornecer 1 caloria de energia para elevar a temperatura de 1 gramão de água em 1°C. O alto valor do calor específico da água influencia a ocorrência de alguns fenômenos meteorológicos, como a brisa marítima e El Niño;
2. Areia e água: Ao visitar a praia, percebemos que, durante o dia, a temperatura da água é inferior à temperatura da areia. A partir da tabela de valores do calor específico, podemos observar que o calor específico da areia é bem menor que o da água. Logo, a quantidade de energia necessária para aquecer a areia é menor e, por isso, seu aquecimento ocorre mais rápido;
3. Manteiga e água: Antigamente, era comum armazenar a manteiga em um recipiente com água. Como o calor específico da água é maior que o do ar, é necessário mais calor para aquecer a água. Por essa razão, ela pode proteger a manteiga das variações de temperatura com mais eficácia que o ar;
4. Corpos com massas diferentes: Se dois corpos são feitos do mesmo material, mas a massa de um deles é superior à do outro, a variação de temperatura sofrida pelo corpo com maior massa será menor que a sofrida pelo corpo com menor massa, independentemente da quantidade de calor recebida. Isso ocorre porque a capacidade térmica é uma característica do corpo, e não da substância;

Em resumo, o calor específico e a capacidade térmica são conceitos importantes para entender como os materiais reagem ao receberem calor e como isso afeta suas temperaturas e interações com o ambiente.

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