Capacidades calorificas

CAPACIDADES CALORÍDFICAS DE LÍQUIDOS.
Las capacidades caloríficas de líquidos, a presión constante y a volumen constante, son esencialmente iguales y dependen fundamentalmente de la temperatura. En general, cp. de un líquido es más alto el cp. del sólido correspondiente. Solo unos cuantos líquidos, como el amoniaco, tienen una capacidad calorífica mayor que el agua.
La capacidad calorífica delíquidos se presenta, en la mayoría de los casos, en base masa y la forma de presentar la información se efectúa mediante tablas, nomogramas y ecuaciones.
4.3 CAPACIDADES CALORÍFICAS DE SÓLIDOS.
De nuevo, la capacidad calorífica de sólidos depende fundamentalmente de la temperatura. El caso general es que cp aumente con ella (el Fe alfa por ejemplo disminuye). Tiende a un valor de cero cuandola temperatura tiende a cero absoluto.
Puede calcularse a partir de gráficas, ecuaciones y, como una aproximación, mediante la Regla de Kopp.
CAPACIDAD CALORÍFICA DE GASES.
Para los gases reales, la capacidad calorífica a presión constante es función de la presión y de la temperatura. Sin embargo, en muchos casos es posible despreciar la dependencia de la presión, quedando en función de latemperatura únicamente. Cuando esto no es posible, hay métodos termodinámicos de cálculo para encontrar esta dependencia partiendo de unos datos de referencia.
Se comenzará por examinar algunas generalidades para los gases ideales y se hablará posteriormente de los gases reales.
3.6.1 GASES IDEALES.
Un gas ideal es aquel que cumple la ecuación de estado que relaciona la presión, P; el volumen, V;la temperatura, T y el número de moles, n:

Para los gases ideales se encuentra que la energía interna es función de la temperatura únicamente e independiente de la presión y el volumen. Además, a partir de la definición de entalpía, h = u + Pv, y la ecuación de estado del gas ideal, se sigue que:
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o sea que la entalpía es, también, función exclusiva de la temperatura.
La relación entrecp y cv para un gas ideal se muestra a continuación:
Por definición, h = u + Pv
Diferenciando: dh = du + d (Pv)
Sabiendo que: dh = cp dT y,du = cv dT
y además, d (Pv) = d (RT) = R dT
entonces, cp dT = cv dT + R dT
por tanto,

Para gases monoatómicos como el helio, el argón y el neón y muchos vapores metálicos como el sodio, el cadmio y el mercurio, todos a bajas presiones, puede suponerseque la única forma de energía interna es debida a la energía de traslación de las moléculas. En este caso puede demostrarse que

con lo que: obteniéndose que:

Como:
se encuentra que:
como conclusión: en los gases ideales monoatómicos, la capacidad calorífica a presión constante y a volumen constante se mantiene invariable con la temperatura. Algunas veces son llamados gases idealesaquellos gases cuyas capacidades caloríficas se mantienen constantes con la temperatura.
Para los gases diatómicos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, óxido nitroso y monóxido de carbono se encuentra experimentalmente que, a temperatura ambiente; valores que aumentan con la temperatura
Para los gases poliatómicos como el C02, NH3, Cl2, Br2, etc., las capacidades caloríficas también varían con latemperatura y de manera diferente para cada gas. Puede darse una relación aproximada de esta variación en función del número de átomos en la molécula y de que ésta sea o no lineal.
Para encontrar una ecuación teórica que describa la variación de la capacidad calorífica de los gases con la temperatura, habría que tener en cuenta los movimientos de traslación, rotación, vibración y los cambioselectrónicos de los átomos o moléculas, de tal manera que cp podría expresarse siempre en la forma:
cp = Término constante + función de la temperatura
reuniéndose en el término constante los movimientos de traslación y rotación y en el término variable con la temperatura las vibraciones y los cambios electrónicos. Así, para un gas monoatómico:

y parauno diatómico:
ecuaciones en las cuales el...