Capacidad calorífica
Las diferentes sustancias se ven afectadas a diferentes magnitudes por la adición de calor . Cuando se agrega una cantidad determinada de calor a diferentes sustancias, sus temperaturas aumentan en diferentes cantidades. Esta constante de proporcionalidad entre el calor Q que el objeto absorbe o pierde y el cambio de temperatura resultante T del objeto se conoce como la capacidad calorífica C de un objeto.
C = Q / ΔT
La capacidad calorífica es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno que una propiedad intensiva , la capacidad calorífica se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.
Capacidad calorífica específica
La capacidad calorífica de una sustancia por unidad de masa se denomina capacidad calorífica específica (c p ) de la sustancia. El subíndice p indica que la capacidad calorífica y la capacidad calorífica específica se aplican cuando el calor se agrega o elimina a presión constante .
c p = Q / mΔT
Capacidad calorífica específica del gas ideal
En el modelo de gas ideal , las propiedades intensivas c v y c p se definen para sustancias compresibles puras y simples como derivadas parciales de la energía interna u (T, v) y entalpía h (T, p) , respectivamente:
donde los subíndices v y p denotan las variables mantenidas fijas durante la diferenciación. Las propiedades c v y c p se denominan calores específicos (o capacidades de calor ) porque, bajo ciertas condiciones especiales, relacionan el cambio de temperatura de un sistema con la cantidad de energía agregada por la transferencia de calor. Sus unidades SI son J / kg K o J / mol K . Se definen dos calores específicos para gases, uno para volumen constante (c v ) y otro para presión constante (c p ) .
Según la primera ley de la termodinámica , para un proceso de volumen constante con un gas ideal monoatómico, el calor específico molar será:
C v = 3 / 2R = 12.5 J / mol K
porque
U = 3 / 2nRT
Se puede deducir que el calor específico molar a presión constante es:
C p = C v + R = 5 / 2R = 20.8 J / mol K
Este C p es mayor que el calor específico molar a volumen constante C v , porque ahora se debe suministrar energía no solo para elevar la temperatura del gas sino también para que el gas funcione porque en este caso el volumen cambia.
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