Capacidad Calorifica

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Capacidad Calorífica.

La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura (SI: 1 K) de una determinadasustancia. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Porejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.
La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar calor y esel cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica.

Capacidad calorífica a volumen contante (CV)
La capacidad calorífica molar de una sustancia a volumen constante, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de lasustancia 1º C a volumen constante y a una temperatura dada.
Procediendo de manera analógica con la energía interna de un sistema simple comprensible puede plantearse que:
u=f(T , v )
O sea, la energía interna es función de la temperatura y del volumen.
Derivando totalmente la función anterior
dh= ∂u∂T dT+∂u∂VdV
Si la variación de energía ocurre a volumen contante la derivada se reduce a:dh=∂u∂T dT
Y el termino ∂u∂t se conoce con el nombre de capacidad calorífica a volumen contante, y su símbolo es C v. Por definición
"La capacidad calorífica a volumen constante, cv, es la razón de cambio de la energía interna con respecto a la temperatura, a volumen constante".
Para visualizar físicamente estas propiedades considérese energéticamente los siguientes
sistemas y procesos:

a.Un sistema cerrado formado por una unidad de masa de una sustancia pura, al
que se le suministra una cantidad de calor d'q1; a volumen constante.

Del balance energético para este sistema se sabe que:
d'q1-d'w=du

Como el volumen es constante, no se realiza trabajo, d'w = 0 y la ecuación se reduce a:
d'q1=du

ecuación que dice que el suministro de energía al sistema, en forma decalor, aumenta su energía interna.

b. Considerando el mismo sistema de la parte a., pero realizando el calentamiento a presión constante.
Al suministrar una cantidad de calor, d'q2, el balance energético del proceso es:
d'q2-d'w=du
Pero d'w=Pdv por tanto:
d'q2=du+PdV

Y de la definición de entalpía se sigue que:
d'q2=dh

Encontrándose que el flujo de calor aumenta la entalpía delsistema.
Con base en los análisis energéticos de los dos sistemas anteriores, las capacidades caloríficas, a presión y a volumen constante, pueden definirse como:
cv= d'q1∂T
cp=d'q2∂T
es decir:

"la cantidad de energía, en forma de calor, requerida para aumentar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado, ya sea a volumen o a presión constante".

La cantidad decalor añadida a una sustancia, entre los mismos límites de temperatura, es mayor cuando ésta se calienta a presión constante que a volumen constante, debido a la energía extra requerida para el trabajo de expansión. Esto quiere decir que d'q2 es mayor que d'q1 y, por tanto, la capacidad calorífica a presión constante es mayor que la capacidad calorífica a volumen constante.

Capacidad calorífica...