Termodinamica calor específico

Primeira lei da termodinâmica Além da energia potencial e cinética macroscópica que um corpo possui, ele também contém energia interna, devido à energia cinética e potencial de suas moléculas ou átomos. A energia cinética interna aumenta com o aumento do movimento molecular e se manifesta por aumento de temperatura do corpo, enquanto mudanças na energia potencial das moléculas são causadas por mudanças em suas configurações relativas. No que segue, consideremos a energia potencial e cinética macroscópicas inalteradas. Vamos supor que uma parcela de ar com massa unitária recebe uma certa quantidade de calor q, por condução ou radiação. Como resultado, a parcela pode produzir um trabalho externo W e/ou armazenar energia interna, aumentando-a de u1 para u2. Pela lei da conservação da energia, | | (1.1) | ou, na forma diferencial: | | (1.2) |
A variação da energia interna é: | dudq - dW, | (1.3) | que é uma expressão da 1a Lei da Termodinâmica. Para calcular o termo de trabalho, dW, envolvido na compressão ou expansão de ar, usamos o exemplo de um cilindro com ar, fechado com um pistão móvel, sem atrito (Fig. 1). O trabalho necessário para comprimir ou expandir a amostra de ar é simplesmente o produto da força (pressão multiplicada pela área) pela distância percorrida pelo pistão, durante a qual a força foi aplicada: | . | (1.4) |

Fig. 1
Em outras palavras, o trabalho positivo feito pela amostra quando seu volume cresce é igual à pressão multiplicada pelo acréscimo no volume. Para uma massa unitária, o volume é substituído pelo volume específico : | | (1.5) |
A (1.2), combinada com a (1.5), fica: | | (1.6) | Calor Específico Introduzimos agora as grandezas calor específico com volume constante, cv, e calor específico com pressão constante, cp. Num processo em que calor é fornecido a uma massa unitária de material, cuja temperatura varia, mas cujo volume permanece constante,