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:
Esta expressão pode ser analisada em duas condições específicas simplificadoras:
-
Volume constante
Neste caso, o segundo termo da expressão acima é nulo e podemos definir o calor específico a volume constante da seguinte maneira:
-
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:
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. Em função disso, 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:
No entanto, o calor específico varia com a temperatura e seu comportamento pode ser aproximado por polinômios de acordo com a expressão abaixo:
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:
Calor Específico dos Gases
Para os gases perfeitos, teremos que:
A energia interna e a entalpia dos gases perfeitos dependem apenas da temperatura. Devido a 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:
Isto significa que apenas uma expressão da variação do calor específico com a temperatura é necessária.
Uma primeira aproximação é considerar o gás perfeito mas com calor variável dependente da temperatura. Neste caso,
Para gases reais, a expressão acima pode ser escrita da seguinte maneira:
