Suponha que você tenha derramado uma quantidade fixa de água em dois copos diferentes. Um copo é alto e estreito, e o outro copo é alto e largo. Se a quantidade de água derramada em cada copo for a mesma, você esperaria que o nível da água fosse maior no copo estreito.

A largura desses baldes é análoga ao conceito de capacidade térmica específica. Nesta analogia, a água sendo derramada nos baldes pode ser vista como a energia térmica sendo adicionada a dois materiais diferentes. O aumento do nível nas caçambas é análogo ao aumento resultante da temperatura.
O que é capacidade específica de calor?

A capacidade específica de calor de um material é a quantidade de energia térmica necessária para aumentar a massa unitária desse material em 1 Kelvin (ou grau Celsius). As unidades SI de capacidade térmica específica são J /kgK (joules por quilograma × Kelvin).

O calor específico varia dependendo das propriedades físicas de um material. Como tal, é um valor que você normalmente procura em uma tabela. O calor Q
adicionado a um material de massa m
com capacidade específica de calor c
resulta em uma mudança de temperatura ΔT
determinada pela seguinte relação :
Q \u003d mc \\ Delta T O calor específico da água

A capacidade térmica específica do granito é 790 J /kgK, o chumbo é 128 J /kgK, o vidro é 840 J /kgK, de o cobre é 386 J /kgK e a água é 4.186 J /kgK. Observe a capacidade de calor específica da água maior em comparação com as outras substâncias da lista. Acontece que a água tem uma das mais altas capacidades de calor específicas de qualquer substância.

Substâncias com maiores capacidades de calor específicas podem ter temperaturas muito mais estáveis. Ou seja, a temperatura deles não varia tanto quando você adiciona ou remove a energia térmica. (Pense na analogia do copo no início deste artigo. Se você adicionar e subtrair a mesma quantidade de líquido ao copo largo e ao copo estreito, o nível mudará muito menos no copo largo.)

É por isso que as cidades costeiras têm um clima muito mais temperado do que as cidades do interior. Estar perto de um corpo de água tão grande estabiliza suas temperaturas.

A grande capacidade específica de calor da água também é o motivo pelo qual, quando você tira uma pizza do forno, o molho ainda o queima mesmo depois que a crosta esfria. . O molho que contém água precisa liberar muito mais energia térmica antes que possa cair na temperatura em comparação com a crosta.
Exemplo de capacidade específica de calor

Suponha que 10.000 J de energia térmica sejam adicionados a 1 kg de areia ( c
_{s \u003d 840 J /kgK) inicialmente a 20 graus Celsius, enquanto a mesma quantidade de energia térmica é adicionada a uma mistura de 0,5 kg de areia e 0,5 kg de água, também inicialmente a 20 C. Como a temperatura final da areia se compara à temperatura final da mistura areia /água?}

Solução: Primeiro, resolva a fórmula de calor para ΔT
obter:
\\ Delta T \u003d \\ frac {Q} {mc}

Para a areia, você obtém a seguinte mudança de temperatura:
\\ Delta T \u003d \\ frac {10.000} {1 \\ times 840} \u003d 11,9 \\ text {degrees}

O que dá uma temperatura final de 31,9 C.

Para a mistura de areia e água, é um pouco mais complicado. Você não pode simplesmente dividir a energia térmica igualmente entre a água e a areia. Eles são misturados, portanto devem ser submetidos à mesma mudança de temperatura.

Embora você conheça a energia térmica total, não sabe o quanto cada um recebe inicialmente. Seja Q _{s
a quantidade de energia do calor que a areia recebe e Q w
seja a quantidade de energia que a água recebe. Agora use o fato de que Q \u003d
Q s + Q w
obtém o seguinte:
Q \u003d Q_s + Q_w \u003d m_sc_s \\ Delta T + m_wc_w \\ Delta T \u003d (m_sc_s + m_wc_w) \\ Delta T}

Agora é simples resolver ΔT:

\\ Delta T \u003d \\ frac {Q} {m_sc_s + m_wc_w}

A inserção de números fornece:
\\ Delta T \u003d \\ frac {10.000} {0,5 \\ vezes 840 + 0,5 \\ vezes 4,186} \u003d 4 \\ text {degrees}

A mistura aumenta apenas 4 C, para uma final temperatura de 24 ° C, significativamente mais baixa que a areia pura!