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Cómo usar q = mcΔT

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:

  1. Agua: q = 100,0 × 4,184 × (23,5 − 20,0) = 1.464 J.
  2. Metal: ΔT = 100,0 − 23,5 = 76,5 °C.
  3. c = 1.464 ÷ (50,0 × 76,5) = 0,383 J/(g·°C), cerca del cobre.

Calor específico de materiales comunes

Materialc, J/(g·°C)
Agua (líquida)4,184
Hielo2,09
Vapor de agua2,01
Etanol2,44
Aluminio0,897
Vidrio0,84
Hierro0,449
Cobre0,385
Plomo0,129

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.

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