2B. 2 Por que a capacidade calorífica a pressão constante de uma substância é geralmente maior que a sua capacidade calorífica a volume constante?
Passo 1
O enunciado pergunta por que a capacidade calorífica a pressão constante,
, é geralmente maior que a capacidade calorífica a volume constante,
. O conteúdo envolve termodinâmica básica e em particular a Primeira Lei da Termodinâmica, além das definições de calor específico à pressão e ao volume constantes.
Passo 2
Vamos lembrar as definições:
– A capacidade calorífica a volume constante é
– A capacidade calorífica a volume constante é
– A capacidade calorífica a pressão constante é
Segundo a Primeira Lei da Termodinâmica, num processo infinitesimal vale
e, quando o trabalho é somente de expansão,
.
Passo 3
Em um processo isocórico
, não há trabalho de expansão, logo
Isso significa que todo o calor fornecido eleva apenas a energia interna do sistema. Já em um processo isobárico (
constante), temos
quando aquecemos, de modo que
Parte do calor fornecido vai para aumentar
e parte vai em
(trabalho de expansão). Assim, para elevar a mesma variação de temperatura, é preciso providenciar mais calor em pressão constante do que em volume constante.
Passo 4
Portanto, como em
há calor adicional gasto no trabalho de expansão, conclui-se que
Resposta
Porque em um aquecimento a pressão constante parte do calor fornecido é gasta em trabalho de expansão
, além de elevar a energia interna, o que exige mais calor do que no caso de volume constante, onde não ocorre trabalho de expansão.