Calculadora de calor específico

O que é o calor específico?

O calor específico é uma propriedade de uma substância que indica quanta energia é necessária para elevar a temperatura de um quilograma dessa substância em um kelvin (ou, de forma equivalente, em um grau Celsius). A água, por exemplo, tem um calor específico elevado de cerca de 4186 J/(kg·K), razão pela qual aquece e arrefece lentamente em comparação com os metais.

Esta calculadora utiliza a equação fundamental do calor $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$ e permite resolver qualquer uma das quatro grandezas: a energia térmica $Q$, a massa $m$, o calor específico $c$ ou a variação de temperatura $\Delta T$.

Como funciona a calculadora?

Escolha o que deseja calcular no menu «Calcular» e insira os três valores conhecidos. A calculadora trabalha internamente sempre em unidades do SI: energia em joules (J), massa em quilogramas (kg), calor específico em J/(kg·K) e variação de temperatura em kelvin (K). Uma variação de 1 K tem exatamente o mesmo tamanho que uma variação de 1 °C, por isso $\Delta T$ pode ser inserida como uma diferença de temperatura em kelvin ou em graus Celsius.

Ao resolver para a massa, o calor específico ou a variação de temperatura, a calculadora divide pelas outras grandezas, portanto não devolve resultado se algum divisor for zero.

Fórmula

A energia térmica necessária para variar a temperatura de uma substância é:

Onde:

• $Q$ é a energia térmica adicionada ou retirada, em joules (J),
• $m$ é a massa da substância, em quilogramas (kg),
• $c$ é o calor específico, em J/(kg·K),
• $\Delta T$ é a variação de temperatura, em kelvin (K).

Reorganizando, é possível resolver para qualquer incógnita:

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: Aquecer água

Aqueça 2 kg de água ($c = 4186 \, \text{J/(kg·K)}$) em 10 K. A energia térmica necessária é:

Portanto, são necessários 83720 joules.

Exemplo 2: Resolver para a massa

Suponha que 83720 J de calor elevaram a temperatura de certa quantidade de água ($c = 4186 \, \text{J/(kg·K)}$) em 10 K. A massa é:

A amostra tinha uma massa de 2 kg, o que confirma o primeiro exemplo.

Notas práticas

• Os valores do calor específico variam com a temperatura e o estado físico; os valores publicados são normalmente dados perto da temperatura ambiente.
• A fórmula pressupõe que não há mudança de fase (sem fusão nem ebulição). Atravessar uma fronteira de fase exige calor latente, que esta calculadora não inclui.
• Um $\Delta T$ negativo (arrefecimento) dá um $Q$ negativo, o que significa que se retira calor da substância.

Se estiver a estudar gases, também podem ser úteis a nossa calculadora de densidade do ar e a calculadora da lei de Boyle.