A fórmula
Q = m × c × ΔT
- Q: calor recebido (positivo) ou cedido (negativo), em joules
- m: massa, em gramas
- c: calor específico, o calor necessário para aquecer 1 g em 1 °C, em J/(g·°C)
- ΔT: temperatura final menos temperatura inicial. Uma variação de 1 °C é igual a uma variação de 1 K, então ΔT vale nas duas unidades.
Isolando: c = Q ÷ (m × ΔT), m = Q ÷ (c × ΔT) e ΔT = Q ÷ (m × c).
Exemplo: aquecer água
Quanto calor é preciso para aquecer 250 g de água de 20 °C a 80 °C? Q = 250 × 4,184 × (80 − 20) = 62.760 J, ou 62,8 kJ.
Exemplo: identificar um metal
Uma peça de metal de 100 g libera 1.800 J ao esfriar 40 °C. c = 1.800 ÷ (100 × 40) = 0,45 J/(g·°C), que corresponde ao ferro.
Exemplo: um problema de calorimetria
Uma amostra de metal de 50,0 g a 100,0 °C é colocada em 100,0 g de água a 20,0 °C, e os dois terminam a 23,5 °C. O calor que o metal perde é o calor que a água ganha:
- Água: 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), perto do cobre.
Calor específico de materiais comuns
| Material | c, J/(g·°C) |
|---|---|
| Água (líquida) | 4,184 |
| Gelo | 2,09 |
| Vapor de água | 2,01 |
| Etanol | 2,44 |
| Alumínio | 0,897 |
| Vidro | 0,84 |
| Ferro | 0,449 |
| Cobre | 0,385 |
| Chumbo | 0,129 |
Quando Q = mcΔT não se aplica
A fórmula só cobre uma variação de temperatura dentro de uma mesma fase. Enquanto o gelo derrete ou a água ferve, entra calor sem mudar a temperatura, então use o calor latente: cerca de 334 J/g para derreter gelo e 2.260 J/g para ferver água. Levar gelo a −10 °C até vapor a 110 °C tem cinco etapas: aquecer o gelo, derretê-lo, aquecer a água, fervê-la e aquecer o vapor. O calor específico também muda um pouco com a temperatura, o que só importa em faixas grandes.
Calculadoras
A Calculadora de calor específico resolve Q = mcΔT para qualquer uma das quatro grandezas, com materiais comuns já incluídos.