Explique o conceito de capacidade calorífica a volume constante e a pressão constante.

Passo 1

Beleza, vamos falar sobre capacidade calorífica a volume constante e a pressão constante. Isso faz parte da termodinâmica, que é o estudo das relações entre calor, trabalho e energia. Para entender isso, vamos precisar saber o que é capacidade calorífica e como ela se comporta em diferentes condições.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é capacidade calorífica. A capacidade calorífica é a quantidade de calor que um corpo ou substância precisa para aumentar sua temperatura em uma certa quantidade. Em outras palavras, quanto mais capacidade calorífica, mais calor é necessário para aquecer a substância.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre a capacidade calorífica a volume constante, que chamamos de . Isso significa que estamos adicionando calor ao sistema sem permitir que ele expanda ou contraia; o volume permanece o mesmo. Nesse caso, todo o calor fornecido é usado para aumentar a temperatura do sistema, já que não há trabalho feito para mudar o volume.
A fórmula para a capacidade calorífica a volume constante é:
onde é o calor e a temperatura.

Passo 4

Em seguida, temos a capacidade calorífica a pressão constante, chamada de . Aqui, adicionamos calor ao sistema enquanto permitimos que ele se expanda ou contraia, mantendo a pressão constante. Parte do calor fornecido não só aumenta a temperatura, mas também realiza trabalho para mudar o volume do sistema.
A fórmula para a capacidade calorífica a pressão constante é:
onde é a pressão.

Passo 5

A diferença principal entre e está no trabalho realizado pelo sistema. Em , o sistema realiza trabalho contra a pressão externa ao se expandir, então é sempre maior que . A relação entre eles é dada pela equação:
onde é a constante dos gases.

Resposta

Resumindo, a capacidade calorífica a volume constante ( ) é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um sistema sem alterar seu volume, enquanto a capacidade calorífica a pressão constante ( ) considera a expansão do sistema sob pressão constante, necessitando de mais calor devido ao trabalho realizado durante a expansão.

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