Calor Específico


O calor específico é definido como sendo a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura de uma unidade de massa da substância em um grau.

Desprezando-se as variações de energia potencial e cinética, a primeira Lei da Termodinâmica pode ser escrita da seguinte forma:

1 lei simples

Esta expressão pode ser analisada em duas condições específicas simplificadoras:

  1. Volume constante

Neste caso, o segundo termo da expressão acima é nulo e podemos definir o calor específico a volume constante da seguinte maneira:

cv 

  1. Pressão Constante

Neste caso, o segundo termo da expressão não é nulo mas é integrável e o calor específico a pressão constante é dado pela seguinte expressão:

eq cp

Como as definições de calor específico envolvem apenas propriedades termodinâmicas, o calor específico também é uma propriedade termodinâmica.

 

Calor Específico em Sólidos e Líquidos


As substâncias nas fases sólida e líquida são praticamente incompressíveis.

Consequentemente, o calor específico a volume constante é praticamente igual ao volume específico a pressão constante.

Além disso, se o volume específico for pequeno para essas fases, podemos escrever que:

eq cp solido 

 

eq cp 4

 

eq dh 1

 

Contudo, o calor específico varia com a temperatura e seu comportamento pode ser aproximado por polinômios de acordo com a expressão abaixo:

eq cp x T

Onde:

  • A, B, C e D são coeficientes obtidos a partir de medidas de laboratório;
  • Cp é o calor específico a pressão constante [J/(mol k)]
  • T é a temperatura em graus Kelvin.

Para os sólidos, o parâmetro D é considerado zero.

A Tabela em anexo apresenta dado de alguns líquidos utilizados na geração de energia elétrica.

Portanto, para calcularmos a variação da energia interna ou da entalpia teremos que:

eq dh 2

 

Calor Específico dos Gases


Para os gases perfeitos, temos que:

eq cp gases 1

A energia interna e a entalpia dos gases perfeitos dependem apenas da temperatura.

Por isso, os calores específicos dos gases perfeitos também são função apenas da temperatura.

A Tabela em anexo fornece valores de calor específico a pressão constante para diversos gases utilizados na geração de energia elétrica.

A tabela apresentou apenas os valores para pressão constante.

No entanto, a seguinte relação é válida para gases perfeitos:

eq cvo - cpo

Isto significa que apenas uma expressão da variação do calor específico com a temperatura é necessária.

eq cp gases reais 2