Capacitati calorice

Capacitati calorice

O consecinta directa a principiului I este formularea capacitatilor calorice.

Capacitatea calorica (C) este caldura necesara pentru a ridica cu 1C temperatura unui sistem in care nu au loc reactii chimice sau transformari de faza.

Raportata la un gram de substanta se obtine caldura specifica (c), iar la un mol de substanta se obtine capacitatea calorica molara sau caldura molara.

Observatiile experimentale arata ca variatia temperaturii unei substante care nu sufera transformari de stare de agregare sau reactii chimice este proportionala cu caldura schimbata:

Q = mc T      (4.24)

unde: c = caldura specifica;

m = masa substantei.

Insa, caldura specifica depinde de temperatura, astfel ca in relatia (4.24) avem pentru c o valoare medie in intervalul de temperatura considerat.

Relatia (4.24) este valabila sub forma diferentiala:

dQ = mcdT (4.25)

Rezulta pentru variatii finite:

(4.26)

Deci, caldura molara este raportul dintre caldura schimbata dQ de catre un mol de substanta la o variatie infinitezimala de temperatura dT:

(4.27)

Intre caldura molara si caldura specifica exista relatia:

C = Mc (4.28)

unde: M = masa moleculara a substantei .

Caldura molara este functie de conditiile de lucru izobare sau izocore. Se defineste caldura molara izocora (C_V):

(4.29)

si caldura molara izobara (C_p):

(4.30)

Folosind relatia (4.14) care exprima principiul I al termodinamicii, se obtine:

dQ = dU + pdV (4.31)

Rezulta urmatoarea expresie pentru caldura molara:

(4.32)

Pentru proces izocor, dV = 0 si relatia (4.32) devine:

(4.33)

Caldura molara izocora este derivata partiala a energiei interne la volum constant.

Pe baza relatiei (4.19) care este expresia matematica a principiului I prin intermediul entalpiei, rezulta pentru caldura molara:

(4.34)

Pentru proces izobar, dp = 0 si relatia (4.34) devine:

(4.35)

Caldura molara izobara este derivata partiala a entalpiei la presiune constanta.

Caldura molara este o proprietate extensiva. Daca sistemul contine n_i moli de substanta cu caldura molara C_i, este valabila relatia:

(4.36)