Dipendenza delle funzioni di stato dalla Temperatura: Calore Specifico

Dipendenza delle funzioni di stato dalla Temperatura: Calore Specifico

Il calore specifico di una sostanza è definito come la quantità di calore necessaria per aumentare di 1 °C la temperatura di un'unità di massa (generalmente un grammo o un chilogrammo) del materiale. Attualmente si preferisce usare il termine capacità  termica specifica.

Una grandezza analoga è il calore molare (o capacità termica molare), definito come la quantità di calore necessaria per aumentare di 1 kelvin (K) la temperatura di una mole di sostanza.

Il calore specifico di una sostanza dipende dalla trasformazione termodinamica a cui tale sostanza è sottoposta. In generale si utilizzano due valori, riferiti a una trasformazione isobara oppure isocora: il calore specifico a pressione costante, simboleggiato con c_p, e il calore specifico a volume costante, c_v.

Mentre per la materia in fase condensata c_p e c_v sono praticamente coincidenti, per un aeriforme, invece, il calore specifico a pressione costante differisce da quello a volume costante a causa del lavoro di espansione.

Moltiplicando i calori specifici per la massa m otteniamo le capacità termiche C_p e C_v. Ovviamente le capacità termiche si ottengono anche moltiplicando i calori molari per il numero di moli n.

La relazione di Mayer, valida per tutti i gas perfetti, lega il calore molare a pressione costante c_p e il calore molare a volume costante c_v alla costante R dei gas perfetti.

La relazione di Mayer si può esprimere anche per le capacità termiche:

Nel modello teorico del gas perfetto il valore della capacità termica molare a volume costante è pari a:

- per gas monoatomici   J·K^-1·mol^-1

- per gas biatomici    J·K^-1·mol^-1

- per gas poliatomici    J·K^-1·mol^-1

Mentre, essendo c_p = c_v + R, la capacità termica molare a pressione costante per un gas perfetto vale:

- per gas monoatomici J·K^-1·mol^-1

- per gas biatomici  J·K^-1·mol^-1

- per gas poliatomici  J·K^-1·mol^-1

Il calore specifico a pressione e volume costante sono correlabili  rispettivamente all'entalpia e all'energia interna.