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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