O calor específico de uma substância é determinado experimentalmente através de um processo conhecido como calorimetria . Aqui está um detalhamento do método:

1. Configuração:

* calorímetro: Um recipiente bem isolado (como um copo de isopor) que impede a troca de calor com o ambiente.
* Termômetro : Para medir as mudanças de temperatura.
* Elemento de aquecimento: Um dispositivo para adicionar uma quantidade conhecida de calor à substância (por exemplo, um aquecedor, um queimador ou uma reação).
* Substância: O material cujo calor específico você deseja encontrar.
* massa conhecida de água: A água é frequentemente usada como substância de referência devido ao seu calor específico bem definido.

2. Procedimento:

* Meça a massa da substância: Você precisa conhecer a massa da substância que está testando.
* Meça a temperatura inicial da substância: Registre a temperatura inicial da substância no calorímetro.
* Adicione uma quantidade conhecida de calor à substância: Isso geralmente é feito aquecendo a substância diretamente ou adicionando uma massa conhecida de água quente com uma temperatura medida.
* Meça a temperatura final da substância: Registre a temperatura após a adição do calor e o sistema atinge o equilíbrio.
* Meça a mudança de temperatura da água (se aplicável): Se você usou água quente para adicionar calor, meça também a alteração da temperatura.

3. Cálculo:

* Calcule o calor absorvido pela substância (q): Isso pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
* Q =m * c * Δt
* Q =energia térmica (em Joules, J)
* m =massa da substância (em gramas, g)
* C =Capacidade de calor específica (em joules por grama por grau Celsius, J/G ° C)
* Δt =mudança de temperatura (em graus Celsius, ° C)

* Calcule o calor liberado pela água quente (se aplicável): Use a mesma fórmula acima, mas substitua a massa, o calor específico e a alteração da temperatura da água.

* equiparar o calor absorvido pela substância ao calor liberado pela água quente (se aplicável): Isso garante que a energia total no sistema permaneça constante.

* Resolva o calor específico (c): Reorganize a equação para isolar a capacidade de calor específica, c.

4. Resultado:

O valor calculado de C é o calor específico da substância em unidades de joules por grama por grau Celsius (J/G ° C).

Exemplo:

Digamos que você queira encontrar o calor específico de uma amostra de metal. Você coloca 50 gramas de metal em um calorímetro e aquece com 100 gramas de água inicialmente a 80 ° C. A água esfria a 60 ° C e a temperatura do metal sobe de 20 ° C para 40 ° C.

1. Calor absorvido pelo metal:
* Q =50 g * C * (40 ° C - 20 ° C) =1000c J

2. calor liberado por água:
* Q =100 g * 4,18 J/g ° C * (80 ° C - 60 ° C) =8360 J

3. equivalente ao calor:
* 1000c j =8360 j

4. Resolvendo o calor específico:
* C =8360 J / 1000 g =8,36 J / g ° C

Portanto, o calor específico da amostra de metal é de 8,36 J/g ° C.

Notas importantes:

* A calorimetria é um modelo simplificado, e as medições do mundo real podem ser influenciadas por fatores como perdas de calor para o ambiente.
* É crucial garantir que o calorímetro seja bem isolado para minimizar a perda de calor.
* O calor específico de uma substância pode variar um pouco, dependendo de sua fase (sólido, líquido, gás) e temperatura.