La fórmula
q = m × c × ΔT
- q: calor absorbido (positivo) o cedido (negativo), en julios
- m: masa, en gramos
- c: calor específico, el calor necesario para calentar 1 g en 1 °C, en J/(g·°C)
- ΔT: temperatura final menos temperatura inicial. Un cambio de 1 °C equivale a un cambio de 1 K, así que ΔT vale en cualquiera de las dos unidades.
Despejando: c = q ÷ (m × ΔT), m = q ÷ (c × ΔT) y ΔT = q ÷ (m × c).
Ejemplo: calentar agua
¿Cuánto calor hace falta para calentar 250 g de agua de 20 °C a 80 °C? q = 250 × 4,184 × (80 − 20) = 62.760 J, o 62,8 kJ.
Ejemplo: identificar un metal
Una pieza de metal de 100 g cede 1.800 J al enfriarse 40 °C. c = 1.800 ÷ (100 × 40) = 0,45 J/(g·°C), que coincide con el hierro.
Ejemplo: un problema de calorimetría
Una muestra de metal de 50,0 g a 100,0 °C se echa en 100,0 g de agua a 20,0 °C, y ambos terminan a 23,5 °C. El calor que pierde el metal es el que gana el agua:
- Agua: q = 100,0 × 4,184 × (23,5 − 20,0) = 1.464 J.
- Metal: ΔT = 100,0 − 23,5 = 76,5 °C.
- c = 1.464 ÷ (50,0 × 76,5) = 0,383 J/(g·°C), cerca del cobre.
Calor específico de materiales comunes
| Material | c, J/(g·°C) |
|---|---|
| Agua (líquida) | 4,184 |
| Hielo | 2,09 |
| Vapor de agua | 2,01 |
| Etanol | 2,44 |
| Aluminio | 0,897 |
| Vidrio | 0,84 |
| Hierro | 0,449 |
| Cobre | 0,385 |
| Plomo | 0,129 |
Cuándo no se aplica q = mcΔT
La fórmula solo cubre un cambio de temperatura dentro de una misma fase. Mientras el hielo se funde o el agua hierve, entra calor sin que cambie la temperatura, así que se usa el calor latente: unos 334 J/g para fundir hielo y 2.260 J/g para hervir agua. Pasar de hielo a −10 °C a vapor a 110 °C lleva cinco pasos: calentar el hielo, fundirlo, calentar el agua, hervirla y calentar el vapor. El calor específico también cambia un poco con la temperatura, lo que solo importa en rangos amplios.
Calculadoras
La Calculadora de calor específico resuelve q = mcΔT para cualquiera de las cuatro magnitudes, con materiales comunes incluidos.