Su origen se remonta al año 1765, gracias al profesor Joseph Black y su ayudante Watt, ellos en sus investigaciones realizaron un número elevado de experimentos calorimétrico, en la prueba se revelo la distinción entre calor (porción de energía) y la temperatura (nivel térmico) aquí comenzó el concepto de calor específico.
En conjunto con el descubrimiento se fueron dando las primeras teorías de calor específico, estas investigaciones dieron resultados erróneos ya que las condiciones en las que fueron expuestos los experimentos alteraron los resultados de manera desfavorable.
Ya en el 1842 datan los estudios de Mayer y Joule. Así se fue desechando los anteriores resultados de Joseph Black. En 1792, la teoría fue combatida por Thompson (conde Rumford), combatió las teorías erróneas, su argumento era que se podía generar calor por fricción continua.
Esta última teoría es la más valida, y es la que suele representar este fenómeno, además de que fue utilizada como medio de investigación por Lavoisier, Fourier, Laplace, Poisso, también esta teoría contribuyó descubrir el Segundo Principio de la Termodinámica, esta investigación fue realizada por Carnot.
¿Qué es el calor específico?
El calor específico es la intensidad de calor que exige una unidad de masa de una sustancia para poder elevar la temperatura, dicha temperatura es medida en la unidad de grados Celsius, al calor específico también se le puede conocer como capacidad térmica específica o capacidad calórica específica.
Dependiendo del estado de la materia (Estado Sólido, Estado líquido o Estado gaseoso) va a variar el calor específico, esto se debe a que dependiendo de la organización molecular influye la propagación del calor en la materia expuesta a dichas temperaturas.
El agua tiene una 1 caloría/gramo °C (caloría por gramo por grado Celsius), esto quiere decir que el calor específico del agua es el más alto, como resultado obtenemos que el calor específico del agua es mayor que el de todos los metales.
Según lo que explica la teoría, si se presenta un grado mayor de calor específico sobre una sustancia, para poder aumentar este será necesario elevar la energía calorífica. Lo que quiere decir que la energía calorífica es más requerida para calentar agua que para calentar plomo, del cual su calor específico es (0,031 caloría/gramo °C).
Como un ejemplo podemos obtener un pequeño experimento que se puede ver en la vida cotidiana, si se pone a hervir agua e introducimos una cuchara de madera y una de metal, la primera que se pondrá caliente será la de metal, ya que la madera requiere de una mayor cantidad de calor específico.
Formula del calor específico
La fórmula de calor específico es c = C / m, donde “c” es el calor específico de la sustancia que estemos utilizando “C” representa a la capacidad térmica y la “m” seria la masa, esta fórmula quiere decir que para poder obtener el calor específico de debe dividir capacidad térmica entre la masa.
Ejemplo de ecuación:
“Sabiendo que el hierro tiene, en calorías por gramo, un calor específico de 0,12 ¿Cuántas calorías necesitamos para aumentar en un grado la temperatura de 150 gramos de hierro?
0,12= Calorías / (150*1)
0,12*(150*1) =Calorías
0,12*150=Calorías
18=Calorías”
Esta ecuación quiere decir que se necesita 18 Calorías por obtener la elevación de la temperatura de 150g de hierro, sabiendo estos principios podemos obtener fácilmente la cantidad de temperatura que debemos usar dependiendo de cada objeto que deseemos obtener su calor específico.
Esta fórmula puede beneficiar en varios campos como puede ser la mecánica ya que así podemos saber cuan caliente se encuentra un objeto específico, también en la cocina así podremos saber que postres deber estar más tiempo expuestos al calor.
Básicamente los descubrimientos y avances de esta teoría han ido mejorando y así facilitando el proceso y la comprensión de los resultados al exponer la materia al calor.
Tomando en cuenta las unidades del calor específico se dice que el calor se mide en Joules (J), a lo que concluimos que el calor específico se manifiesta en Joules por kilogramo y por kelvin, representado se vería así (J.Kg-1.K-1).
La fórmula más común que podemos encontrar es ĉ = Q / m.Δt, donde Q representa la propagación de energía calórica dentro de la materia y su ambiente mas aproximado, m es igual a masa y por último Δt es la transformación de la temperatura a la que está expuesta la masa.
el calor específico (c) a una temperatura dada (T) se realizará el cálculo de la siguiente forma: c = lim (Δt→0) . Q / m.ΔT = 1/m. dQ/dT
Registro del calor específico de algunas sustancias
algunos de las sustancias registradas se pueden encontrar con su calor específico especificado en grados Celsius, entre ellos podemos encontrar algunos de los más comunes, como lo es el aluminio, vidrio, cobre, oro, hierro, silicio, potasio, mármol, madera, alcohol etílico, mercurio, aceite de oliva, entre otros.
Calor específico de algunas sustancias
Aluminio; 0,215 calorías por gramo por grado Celsius. Cobre; 0,0924 calorías por gramo por grado Celsius. Oro; 0,0308 calorías por gramo por grado Celsius. Hierro; 0,107 calorías por gramo por grado Celsius. Silicio; 0,168 calorías por gramo por grado Celsius. Potasio; 0,019 calorías por gramo por grado Celsius
Vidrio; 0,2 calorías por gramo por grado Celsius. Mármol; 0,21 calorías por gramo por grado Celsius. Madera; 0,41 calorías por gramo por grado Celsius. Alcohol etílico; 0,58 calorías por gramo por grado Celsius. Mercurio; 0,0033 calorías por gramo por grado Celsius. Aceite de oliva; 0,47 calorías por gramo por grado Celsius.
Como podemos observar algunas de estas sustancias se familiarizan con nuestro día a día ya que la masa que compone dicho elemento puede verse gravemente alterada al exponerse a temperaturas altas.
Desde un principio de eso se trataba la investigación principal, satisfacer la incertidumbre de cómo se realiza el proceso en el que está envuelto el calor específico, resuelve grandes incógnitas en varios campos donde se podría necesitar realizar esta ecuación con el fin de obtener el calor específico de la materia.
