Defina e explique:
Calor específico a volume constante
Calor específico a volume constante
Passo 1
O enunciado pede para definirmos e explicarmos o conceito de calor específico a volume constante. Esse conteúdo faz parte da termodinâmica e envolve o primeiro princípio (conservação de energia) aplicado a processos isocóricos (volume fixo). Para resolver, vamos relacionar calor, trabalho e variação de energia interna de um sistema cuja mudança de volume é nula.
Passo 2
Calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar em uma unidade de temperatura a massa de um determinado material. Quando dizemos “a volume constante”, estamos restringindo o processo para que o sistema não realize trabalho de expansão: todo calor fornecido altera apenas a energia interna.
Passo 3
Pelo primeiro princípio da termodinâmica vale
Num processo isocórico temos
, logo
Definimos o calor específico a volume constante
pela razão entre o calor absorvido (por unidade de massa) e a variação de temperatura, mantendo
fixo:
onde
é a massa do sistema.
Passo 4
Na prática, para um gás ideal monatomicor, por exemplo, a energia interna depende apenas da temperatura segundo
com
graus de liberdade e
número de mols. Assim
é o calor molar a volume constante. Em contraste, o calor específico a pressão constante
inclui energia gasta no trabalho de expansão.
Resposta
O calor específico a volume constante
é a quantidade de calor por unidade de massa necessária para elevar em uma unidade de temperatura um sistema que permanece com volume fixo. Matematicamente,
pois em processo isocórico
.