de Bază definitionEdit

capacitatea termică a unui obiect, notată cu C {\displaystyle C}

, este limita C = lim Δ T → 0 Δ Q Δ T , {\displaystyle C=\lim _{\Delta T\to 0}{\frac {\Delta Q}{\Delta T}},}

în cazul în care Δ Q {\displaystyle \Delta Q}

este cantitatea de căldură care trebuie să fie adăugate la obiect (de masă M), în scopul de a ridica temperatura cu Δ T {\displaystyle \ Delta t}

.

valoarea acestui parametru variază de obicei considerabil în funcție de temperatura de pornire T {\displaystyle T}

a obiectului și de presiunea p {\displaystyle P}

aplicată acestuia. În special, de obicei variază dramatic cu tranzițiile de fază, cum ar fi topirea sau vaporizarea (vezi entalpia fuziunii și entalpia vaporizării). Prin urmare , ar trebui considerată o funcție C ( P,T ) {\displaystyle C(P,T)}

a acestor două variabile.

variația cu temperaturaedit

variația poate fi ignorată în contexte atunci când se lucrează cu obiecte în intervale înguste de temperatură și presiune. De exemplu, capacitatea de căldură a unui bloc de fier care cântărește o lire este de aproximativ 204 J/K atunci când este măsurată de la o temperatură de pornire T=25 C și P=1 atm de presiune. Această valoare aproximativă este destul de adecvată pentru toate temperaturile cuprinse între, să zicem, 15 centimetric C și 35 centimetric C și presiunile înconjurătoare de la 0 la 10 atmosfere, deoarece valoarea exactă variază foarte puțin în aceste intervale. Se poate avea încredere că același aport de căldură de 204 J va ridica temperatura blocului de la 15 la 16 la 16 la 34 la 35 la 35 la 3, cu o eroare neglijabilă.

capacități termice pentru un sistem omogen supus unor procese termodinamicedit

la presiune constantă, dQ = dU + PdV (proces izobaric)Edit

la presiune constantă, căldura furnizată sistemului ar contribui atât la munca depusă, cât și la schimbarea energiei interne, conform primei legi a termodinamicii. Capacitatea de căldură ar fi numită C P . {\displaystyle C_{P}.}

la volum constant, dV = 0, dQ = dU (proces izocoric)Edit

un sistem care trece printr-un proces la volum constant ar implica faptul că nu s-ar face nicio lucrare, astfel încât căldura furnizată ar contribui doar la schimbarea energiei interne. Capacitatea de căldură obținută în acest mod este notată C V . {\displaystyle C_{V}.}

valoarea lui C V {\displaystyle C_{V}}

este întotdeauna mai mică decât valoarea lui C P . {\displaystyle C_{P}.}

Calculating C P {\displaystyle C_{P}}

and C V {\displaystyle C_{V}}

for an ideal gasEdit

Mayer’s relation:

C P − C V = n R . {\displaystyle C_{P}-C_{V}=nR.}

unde

n {\displaystyle n}

este numărul de moli ai gazului, r {\displaystyle r}

este Constanta universală a gazului, {\displaystyle \Gamma}

este căldura raportul de capacitate (poate fi calculat prin cunoașterea numărului de grade de libertate a moleculei de gaz).

folosind cele două relații de mai sus, căldurile specifice pot fi deduse după cum urmează:

C V = N R − 1 , {\displaystyle C_{V}={\frac {nr}{\gamma -1}},}

C P = x-1. {\displaystyle C_{P} = \ gamma {\frac {nR} {\gamma -1}}.}

la temperatură constantă (proces izotermic)Edit

nicio modificare a energiei interne (deoarece temperatura sistemului este constantă pe tot parcursul procesului) nu duce decât la lucrul efectuat din căldura totală furnizată și, prin urmare, este necesară o cantitate infinită de căldură pentru a crește temperatura sistemului cu o temperatură unitară, ceea ce duce la o capacitate de căldură infinită sau nedefinită a sistemului.

în momentul schimbării de fază (tranziție de fază)editare

capacitatea termică a unui sistem în curs de tranziție de fază este infinită, deoarece căldura este utilizată în schimbarea stării materialului, mai degrabă decât creșterea temperaturii globale.

obiecte eterogene

capacitatea termică poate fi bine definită chiar și pentru obiecte eterogene, cu părți separate realizate din materiale diferite; cum ar fi un motor electric, un creuzet cu ceva metal sau o clădire întreagă. În multe cazuri, capacitatea termică (izobarică) a unor astfel de obiecte poate fi calculată prin simpla adunare a capacităților termice (izobarice) ale părților individuale.cu toate acestea, acest calcul este valabil numai toate părțile obiectului sunt la aceeași presiune externă înainte și după măsurare. Acest lucru nu poate fi posibil în unele cazuri. De exemplu, atunci când încălziți o cantitate de gaz într-un recipient elastic, volumul și presiunea acestuia vor crește, chiar dacă presiunea atmosferică din afara recipientului este menținută constantă. Prin urmare, capacitatea termică efectivă a gazului, în această situație, va avea o valoare intermediară între capacitățile sale izobarice și izocorice C p {\displaystyle C_{\mathrm {P} }}

și C V {\displaystyle C_{\mathrm {V} }}

.

pentru sisteme termodinamice complexe cu mai multe părți care interacționează și variabile de stare sau pentru condiții de măsurare care nu sunt nici presiune constantă, nici volum constant, sau pentru situații în care temperatura este semnificativ neuniformă, definițiile simple ale capacității termice de mai sus nu sunt utile sau chiar semnificative. Energia termică furnizată poate ajunge ca energie cinetică (energie de mișcare) și energie potențială (energie stocată în câmpuri de forță), atât la scară macroscopică, cât și atomică. Apoi, schimbarea temperaturii va depinde de calea particulară pe care sistemul a urmat-o prin spațiul său de fază dintre stările inițiale și finale. Anume, trebuie să specificăm cumva modul în care pozițiile, vitezele, presiunile, volumele etc. între stările inițiale și finale; și utilizați instrumentele generale ale termodinamicii pentru a prezice reacția sistemului la un aport mic de energie. Modurile de încălzire „volum constant” și „presiune constantă” sunt doar două dintre infinit de multe căi pe care le poate urma un sistem omogen simplu.