2.20: Calor Específico

O calor específico de uma substância refere-se à quantidade de energia necessária para aquecer um grama da substância em um grau. A água tem um alto calor específico, por isso é preciso muito calor para aumentar a sua temperatura. Da mesma forma, a água tem de perder muito calor para que a sua temperatura diminua, por isso também arrefece lentamente uma vez aquecida. Os metais, em comparação, têm baixo calor específico—eles aquecem rapidamente e arrefecem rapidamente.

O calor específico é definido como a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de um grama de uma substância em um grau Celsius (1 °C). Por exemplo, aumentar a temperatura de um grama de água em 1 °C requer uma caloria de energia térmica. O calor específico é frequentemente representado em gramas, graus Celsius e calorias, mas também pode ser expressa em quilogramas, Kelvin (K) e joules (entre outras unidades). O calor específico da água é de uma caloria/grama °C, ou 4186 joules/quilograma K. O ouro maciço tem um calor específico de ~0,03 calorias/grama °C, ou 129 joules/quilograma K. O ouro, então, tem um calor específico menor do que a água.

Natureza Prática

O elevado calor específico da água ajuda a modular temperaturas ambientais extremas. Cidades próximas de grandes corpos de água têm pequenas alterações de temperatura tanto diariamente como sazonalmente. Durante o dia, a água mais próxima absorve energia térmica, arrefecendo a terra circundante. À noite, a água liberta sua energia térmica, mantendo a área mais quente. Cidades afastadas de grandes corpos de água podem sofrer grandes oscilações na temperatura diária e sazonal. Areia e rochas têm calores específicos mais baixos, pelo que aquecem rapidamente durante o dia e libertam calor rapidamente à noite.

No espaço, a água ferve e depois congela. Isso acontece em parte devido ao elevado calor específico da água. No espaço, a água ferve primeiro por causa da pressão extremamente baixa. Neste estado gasoso, as moléculas de vapor de água estão mais distantes e podem perder calor rapidamente nas temperaturas muito frias do espaço. O vapor de água então congela em cristais—um processo chamado de dessublimação.

As substâncias absorvem o calor de formas diferentes, e possuem capacidades de calor específico. Uma medida da energia térmica que é necessária para mudar a temperatura em um grau para uma massa definida. A água tem um calor específico mais elevado do que as rochas próximas devido a uma massa molar inferior do que o silicone, que forma o arenito.

Porque a água tem mais moléculas por grama, pode absorver mais energia, demorando mais para mudar a temperatura. A areia vai aquecer mais rapidamente porque há menos moléculas de silicone. Assim, a água é boa para regular temperaturas ambientais extremas.

Por exemplo, as áreas costeiras demoram mais para aquecer durante o dia e mais para se resfriar à noite, Considerando lugares sem litoral, sem influências da água nas proximidades, eles se quentam e esfriam rápido, resultando em temperaturas mais extremas.