Cuando en una sustancia se produce un cambio de temperatura, esto es porque ha habido un intercambio energético entre esa sustancia y su entorno.

Dicho intercambio energético puede haberse dado por un trabajo mecánico, eléctrico, magnético, etc... o por una transferencia de calor.

Transferencia de Calor

Nosotros vamos a centrarnos en el caso del intercambio energético en forma de transferencia de calor.

Bien, pues si tomamos ese calor transferido y lo dividimos entre la variación de temperatura, tendremos como resultado de la operación el valor que se conoce como Capacidad Calorífica de la sustancia.

C = \dfrac{Q}{\Delta T}

Puedes verlo como la cantidad de calor que se ha intercambiado con la sustancia para producir en ella esa variación de temperatura.

Claramente se observa que dicho valor puede ser positivo o negativo.

¿Y qué significa que pueda ser positivo o negativo?

Pues simplemente nos está indicando el sentido en el que se produce el intercambio energético: ¿estamos entregando energía en forma de calor a la sustancia o está la sustancia entregando energía en forma de calor a su entorno?

Es lo que se conoce como calor absorbido por la sustancia o calor cedido por la sustancia.

Es muy importante no confundirse con el concepto del signo positivo o negativo.

El calor neto transferido desde o hacia la sustancia en cuestión es siempre el mismo, el signo solo nos dice en qué sentido se produce dicha transferencia.

Si miras el denominador del cociente que simboliza la capacidad calorífica, verás que lo que hacemos es poner ahí la variación de temperatura.

Y estaremos siempre en uno de los dos casos siguientes:

La temperatura final es mayor que la inicial, por ejemplo vamos desde 40 grados hasta 100 grados. En este caso el resultado es un número positivo (100 - 40 = 60), y eso significa que el calor está siendo absorbido por el sistema.

C = \dfrac{Q}{100-50}=\dfrac{Q}{60}

Sin embargo, si la temperatura final es menor que la inicial, por ejemplo vamos desde una temperatura de 30 grados a una temperatura de 20 grados, tnemos un resultado negativo (20-30 = -10.) Y esto significa que el calor transferido ha sido cedido por la sustancia al entorno.

C = \dfrac{Q}{20-30}=\dfrac{Q}{-10}

Como puedes comprobar, cuando una sustancia se calienta, absorbe calor. Y cuando se enfría, cede calor al medio.

Naturalmente, si no hay variación de temperatura, el concepto de calor transferido no se aplica.

¿Qué unidades tiene la capacidad calorífica?

Pues si nos fijamos en su definición, que es una transferencia de calor entre una variación de temperatura, vemnos que tiene unidades de energía entre temperatura, esto en el sistema ineternacional serían Julios entre Kelvin.

A veces, también te lom encontrarás como calorías (otra unidad de energía) partido por grados Celsius (otra unidad de temperatura).

¿Y puedes decirme por ejemplo cuál es la capacidad calorífica del agua?

Pues me temo que no, es imposible saberlo si no me dices cuánta cantidad de agua tienes.

Porque habrás observado que no es lo mismo calentar una gota de agua que calentar una piscina entera.

A mayor cantida de sustancia, mayor será la energía que hay que darle para producir un cambio de temperatura.

Para resolver este problemilla, se inventa el concepto de calor específico.

¿Qué es el calor específico?

Pues es exactamente lo mismo que la capacidad calorífica, pero aplicado a una unidad de masa.

Entonces, en lugar de decir... la capacidad calorífica del agua es 736 J/K (lo cuál sería una gran mentira, si no te digo la cantidad total de agua a la que me estoy refiriendo), pues te digo: el calor específico del agua es x.

Y eso sí es verdad, porque es lo mismo que decir, la capacidad calorífica de un gramo de agua.

Pero no te asustes en pensar que son dos cosas raras, simplemente es la misma idea, pero aplicada a una unidad de masa.

Entonces, el calor específico es la Capacidad Calorífica, dividida entre la masa de sustancia que estemos midiendo.

Sus fórmula será entonces muy parecida a la de la capacidad calorífica, pero en este caso, dividido entre m, de masa.

Y en lugar de usar la C mayúscula se usa la c minúscula:

c = \dfrac{Q}{m \cdot \Delta T}

Sus unidades son casi las mismas también, pero añadiendo el m en el denominador.

En el sistema internacional, sería:

\dfrac{J}{kg \cdot K}

Ahora sí, te puedo decir... oye, que el calor específico del agua es exactamente 1 caloría/C, porque en este caso, aunque no me digas la cantidad, yo me estoy refiriendo a 1 gramo.

¿Y esto para qué sirve?

Pues para conocer cómo qué relación hay entre la energía intercambiada con una sustancia y su variación de temperatura.

Si tengo una piscina llena de agua, sabré cuál es la energía que tengo que poner para calentarla y tomarme un baño cómodo. También con ese dato sabré si me va a costar mucho dinero y si estoy malgastando mucha energía que podría utilizar para otra cosa.

También te sirve como valor para comparar distintas sustancias.

Si sabemos que el calor específico del hierro es 0,11 cal/g K, se´que necesito casi 10 veces menos energía para calentar un gramo de hierro en un grado, que 1 gramo de agua.