Calor Específico

Carolina Batista
Carolina Batista
Professora de Química

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.

Substância Calor Específico (cal/g.ºC)
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 de Vestibular com Gabarito

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.

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

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:

reto C espaço igual a espaço numerador reto Q sobre denominador incremento reto teta fim da fração espaço igual a numerador 4000 espaço sobre denominador 70 espaço menos espaço 20 fim da fração igual a espaço numerador 4000 espaço cal sobre denominador 50 espaço º reto C fim da fração igual a 80 espaço cal dividido por º reto C reto C espaço igual a espaço reto m espaço. espaço reto c espaço seta dupla para a direita reto c espaço igual a espaço reto C sobre reto m igual a numerador 80 espaço cal dividido por º reto C sobre denominador 500 espaço reto g fim da fração igual a 0 vírgula 16 espaço cal dividido por reto g espaço º reto C

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

Alternativa correta: d) 4 min

1º passo: calcular a quantidade de calor

reto Q espaço igual a espaço reto m espaço. espaço reto c espaço. espaço Δθ reto Q espaço igual a espaço 240 espaço reto g espaço. espaço 1 espaço cal dividido por reto g espaço º reto C espaço. espaço 50 espaço º reto C reto Q espaço igual a espaço 12 espaço 000 espaço cal

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

Leia também:

Atualizado em
Carolina Batista
Carolina Batista
Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).