Calor específico

Marco Teórico
Se puede cambiar el estado de un cuerpo transfiriendo energía hacia él o desde él en forma de calor o realizando trabajo en el cuerpo. Una propiedad suya susceptible de modificarse es la temperatura T. El cambio de temperatura , correspondiente a la transferencia de cierta cantidad de energía calorífica Q, dependerá de las circunstancias en que se lleve a cabo.
Es útildefinir la capacidad calorífica C de un cuerpo como la razón de la cantidad de energía Q transferida al cuerpo en un proceso cualquiera a su cambio de temperatura correspondiente , esto es,

La capacidad calorífica por unidad de masa de un cuerpo, denominada capacidad de calor especifico, o simplemente calor especifico, caracteriza al material de que se compone:

Lacapacidad calorífica caracteriza a un cuerpo en particular, en tanto que el calor especifico caracteriza a una sustancia. Ni una ni otra propiedad son constantes; ambas dependen de la temperatura. Las ecuaciones anteriores dan sólo los valores promedios de ellas en el intervalo . En el límite, a medida que , es posible hablar del calor específico en una temperatura determinada T.
Podemoscalcular el calor que debe suministrarse a un cuerpo de masa m, cuyo material tiene un calor específico c, para elevar su temperatura partiendo de la temperatura inicial hasta la final , dividiendo el cambio termométrico en N intervalos pequeños , si suponemos que es constante en los intervalos pequeños y si sumamos las contribuciones que a la transferencia total de calor hacen todos los intervalos n= 1,2,3,…,N. Esto nos da

En el límite diferencial lo anterior se convierte en

donde c puede ser una función de la temperatura. A temperaturas ordinarias y en sus intervalos ordinarios, el calor específico puede considerarse constante. De modo que tenemos la ecuación

La ecuación anterior no define el calor específico de manera absoluta. Hay que especificar además las condicionesen que el calor Q se agrega al material. Una condición común consiste en que la presión atmosférica normal (constante) mientras incorporamos calor, pero hay muchas otras posibilidades que en general conducen a otro valor de c. Para conseguir un valor único de c es preciso señalar las condiciones como calor especifico a presión constante , a volumen constante , y así sucesivamente.


Otrosfactores que alteran el calor especifico

El comportamiento termodinámico de las moléculas de los gases monoatómicos, como el helio y de los gases biatómicos, el hidrógeno es muy diferente. En los gases monoatómicos, la energía interna corresponde únicamente a movimientos de traslación. Los movimientos traslacionales son movimientos de cuerpo completo en un espacio tridimensional en elque las partículas se mueven e intercambian energía en colisiones en forma similar a como lo harían pelotas de goma encerradas en un recipiente que se agitaran con fuerza. Estos movimientos simples en los ejes dimensionales X, Y, y Z implican que los gases monoatómicos sólo tienen tres grados de libertad traslacionales.
Las moléculas con mayor atomicidad, en cambio tienen varios gradosde libertad internos, rotacionales y vibracionales, adicionales ya que son objetos complejos. Se comportan como una población de átomos que pueden moverse dentro de una molécula de distintas formas. La energía interna se almacena en estos movimientos internos. Por ejemplo, el Nitrógeno, que es una molécula diatómica, tiene cinco grados de libertad disponibles: los tres traslacionales más dosrotacionales de libertad interna. Cabe destacar que la capacidad calorífica molar a volumen constante de los gases monoatómicos es , siendo R la Constante Universal de los gases ideales, mientras que para el Nitrógeno (biatómico) vale , lo cual muestra claramente la relación entre los grados de libertad y el calor específico.
Una de las razones por las que el calor específico adopta...