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¿Por qué necesitamos saber $c_p - c_v$

Entiendo que es más fácil calcular $c_p$ experimentalmente, ya que prácticamente experimentamos condiciones de presión constante durante toda nuestra vida. También es más difícil calcular $c_p$ matemáticamente ya que $$c_p = \Bigg{(}\dfrac{\partial H}{\partial T}\Bigg{)}_p$$ Matemáticamente $$c_v= \Bigg{(}\dfrac{\partial E}{\partial T}\Bigg{)}_V$$ Es más fácil de calcular, Pero acabo de demostrar $c_p - c_v$ y me tomó un tiempo así que me preguntaba por qué necesitamos saber $$c_p-c_v = \Bigg{[}p + \Bigg{(}\dfrac{\partial E}{\partial V}\Bigg{)}_T\Bigg{]}\Bigg{(}\dfrac{\partial V}{\partial T}\Bigg{)}_p$$

Básicamente, ¿por qué necesitamos saber $c_p - c_v$ en absoluto.

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dAnjou Puntos 203

La diferencia entre las capacidades caloríficas es la definición de la constante específica de los gases :

$$ R_{\text{specific}} = c_p - c_v $$

Dependiendo del uso que le des, puede ser muy útil. Por lo general, lo usamos al revés para obtener ya sea $c_p$ o $c_v$ a partir de la constante universal de los gases y del peso molecular y de la capacidad calorífica que conozcamos.

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Erik Pillon Puntos 155

La importancia de la cantidad $c_p-c_v$ donde $c_p$ es el calor específico para una presión constante y $c_v$ es el calor específico para un volumen constante, viene dado por la Relación de Mayer que relaciona la constante específica de los gases con los calores específicos para un gas calóricamente perfecto y un gas térmicamente perfecto .

Generalizaciones

Para sustancias homogéneas más generales no sólo los gases ideales, la diferencia toma la forma,

$$ C_{P}-C_{V}=VT\frac{\alpha^{2}}{\beta_{T}},$$
donde $C_{P}$ es la capacidad calorífica de un cuerpo a presión constante, $C_{V}$ es la capacidad calorífica a volumen constante, $V$ es el volumen, $T$ es la temperatura, $\alpha _{T}$ es el coeficiente de dilatación térmica y $\beta$ es la compresibilidad isotérmica.

De esta relación se pueden extraer varias conclusiones:

  • Dado que la compresibilidad isotérmica $\beta _{T}$ es positivo para todas las fases y el cuadrado del coeficiente de dilatación térmica $\alpha$ es una cantidad positiva o cero, el calor específico a presión constante es siempre mayor o igual que el calor específico a volumen constante. $$C_{{P,m}} \geq C_{V,m}$$

  • A medida que la temperatura absoluta del sistema se aproxima a cero, la diferencia entre $C_{P,m}$ y $C_{V,m}$ también se aproxima a cero.

  • Para sustancias incompresibles, $C_{P,m}$ y $C_{V,m}$ son idénticos. También para las sustancias casi incompresibles, como los sólidos y los líquidos, la diferencia entre los dos calores específicos es despreciable.

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