A unidade SI primária para capacidade térmica é joule por kelvin (J/K). Esta unidade descreve a quantidade de energia (em joules) necessária para elevar a temperatura de um objeto ou sistema inteiro em um grau Kelvin. No entanto, as unidades específicas que você encontrar mudarão dependendo se você está medindo um objeto inteiro, uma massa específica de uma substância ou uma quantidade molar.
As unidades para capacidade térmica sempre representam energia por grau de variação de temperatura. Entender a diferença entre capacidade térmica, capacidade térmica específica e capacidade térmica molar é a chave para identificar e usar a unidade correta para o seu cálculo.
O que as Unidades Realmente Significam
Capacidade Térmica (C)
Capacidade térmica refere-se à energia necessária para elevar a temperatura de um objeto inteiro em um grau. Como é para um objeto específico e inteiro (como uma caneca de café ou um bloco de motor), sua massa já está incluída.
A unidade é simplesmente energia dividida pela temperatura: joules por kelvin (J/K). Você também pode vê-la expressa como joules por grau Celsius (J/°C).
Capacidade Térmica Específica (c)
Esta é a medição mais comum que você encontrará. O calor específico é uma propriedade intrínseca de um material, não de um objeto. É a energia necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância em um grau.
A unidade SI padrão é joules por quilograma-kelvin (J/(kg·K)).
Em química e outros contextos de laboratório, é muito comum ver unidades baseadas em gramas e Celsius, como joules por grama-grau Celsius (J/(g·°C)).
Capacidade Térmica Molar (Cₘ)
A capacidade térmica molar também é uma propriedade intrínseca de um material, mas é definida por mol em vez de por massa. Isso é particularmente útil em química, onde as reações são descritas em termos de mols.
A unidade SI padrão é joules por mol-kelvin (J/(mol·K)).
Pontos Comuns de Confusão
Kelvin vs. Celsius
Para cálculos de capacidade térmica, uma mudança de um grau Kelvin (1 K) é exatamente a mesma que uma mudança de um grau Celsius (1 °C).
Portanto, as unidades J/K e J/°C são funcionalmente intercambiáveis quando você está calculando uma diferença de temperatura. O mesmo se aplica a J/(kg·K) e J/(kg·°C).
Joules vs. Calorias
A caloria (cal) é uma unidade de energia mais antiga, não SI. Ainda é usada em alguns contextos, particularmente em química e nutrição.
A conversão é aproximadamente 1 caloria = 4,184 joules. Você pode ver o calor específico expresso como cal/(g·°C). Por exemplo, o calor específico da água é muito próximo de 1,0 cal/(g·°C).
Unidades Imperiais e Customárias dos EUA
Em alguns campos de engenharia, particularmente nos Estados Unidos, você pode encontrar unidades imperiais.
A unidade mais comum para calor específico neste sistema é a Unidade Térmica Britânica por libra por grau Fahrenheit (BTU/(lb·°F)).
Como Escolher a Unidade Certa para Sua Aplicação
-
Se você é um físico ou engenheiro: Mantenha-se nas unidades SI padrão. Use J/K para sistemas inteiros e J/(kg·K) para propriedades do material.
-
Se você é um químico: A capacidade térmica molar (J/(mol·K)) é frequentemente a mais útil para cálculos de reação, embora você use frequentemente J/(g·°C) para trabalhos de laboratório.
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Se você está trabalhando com um objeto inteiro e específico: Use a unidade geral de capacidade térmica, J/K ou J/°C, pois a massa do objeto já está contabilizada.
Entender qual quantidade está sendo medida — um objeto inteiro, uma unidade de massa ou um mol — é o guia definitivo para escolher a unidade correta.
Tabela de Resumo:
| Tipo de Capacidade Térmica | Unidade | Aplicação |
|---|---|---|
| Capacidade Térmica (C) | J/K ou J/°C | Energia para aquecer um objeto específico e inteiro |
| Capacidade Térmica Específica (c) | J/(kg·K) ou J/(g·°C) | Propriedade intrínseca de um material (por unidade de massa) |
| Capacidade Térmica Molar (Cₘ) | J/(mol·K) | Propriedade intrínseca de um material (por mol) |
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