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2.20: Calor específico
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Specific Heat
 
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2.20: Specific Heat

2.20: Calor específico

A substance’s specific heat capacity refers to the amount of energy required to heat one gram of the substance by one degree. Water has a high heat capacity, so it takes a lot of heat to increase its temperature. Similarly, water must lose a lot of heat for its temperature to decrease, so it also cools slowly once heated. Metals, by comparison, have a low heat capacity—they heat up quickly and cool down quickly.

Specific heat capacity is defined as the amount of energy needed to raise the temperature of one gram of a substance by one degree Celsius (1 °C). For example, increasing the temperature of one gram of water by 1 °C requires one calorie of heat energy. Specific heat capacity is often represented in grams, degrees Celsius, and calories, but it can also be expressed in kilograms, Kelvin (K), and joules (among other units). The specific heat capacity of water is one calorie/gram °C, or 4186 joules/kilogram K. Solid gold has a specific heat capacity of ~0.03 calories/gram °C, or 129 joules/kilogram K. Gold, then, has a lower specific heat capacity than water.

Practical Nature

The high heat capacity of water helps modulate extreme environmental temperatures. Towns near large bodies of water have smaller changes in temperature both daily and seasonally. During the day, the nearby water absorbs heat energy, cooling the surrounding land. At night, the water releases its heat energy, keeping the area warmer. Towns far away from large bodies of water can experience large swings in daily and seasonal temperature. Sand and rocks have lower heat capacities, so they heat up quickly during the day and release heat quickly at night.

In space, water boils and then freezes. This happens in part because of water’s high heat capacity. In space, water first boils because of the extremely low pressure. In this gaseous state, the water vapor molecules are further apart and can lose heat quickly in the very cold temperatures of space. The water vapor then freezes into crystals—a process called desublimation.

A capacidade de calor específica de uma substância refere-se à quantidade de energia necessária para aquecer um grama da substância por um grau. A água tem uma alta capacidade de calor, por isso é preciso muito calor para aumentar sua temperatura. Da mesma forma, a água deve perder muito calor para que sua temperatura diminua, por isso também esfria lentamente uma vez aquecida. Os metais, em comparação, têm uma baixa capacidade de calor — eles aquecem rapidamente e esfriam rapidamente.

A capacidade de calor específica é definida 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. A capacidade térmica específica é frequentemente representada em gramas, graus Celsius e calorias, mas também pode ser expressa em quilogramas, Kelvin (K) e joules (entre outras unidades). A capacidade de calor específica da água é de uma caloria/grama °C, ou 4186 joules/quilograma K. O ouro maciço tem uma capacidade de calor específica de ~0,03 calorias/grama °C, ou 129 joules/quilograma K. O ouro, então, tem uma capacidade de calor específica menor que a água.

Natureza Prática

A alta capacidade de calor da água ajuda a modular temperaturas ambientais extremas. Cidades próximas a grandes corpos d'água têm pequenas mudanças de temperatura tanto diárias quanto sazonalmente. Durante o dia, a água próxima absorve energia térmica, resfriando a terra circundante. À noite, a água libera sua energia térmica, mantendo a área mais quente. Cidades distantes de grandes corpos d'água podem experimentar grandes oscilações na temperatura diária e sazonal. Areia e rochas têm capacidades de calor mais baixas, por isso aquecem rapidamente durante o dia e liberam calor rapidamente à noite.

No espaço, a água ferve e depois congela. Isso acontece em parte devido à alta capacidade de calor 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 desublimatação.

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