FQ-Engel

2.4 Capacidad calorífica 19
P exterior = 1.00 atm
Masa
Calentador
H 2 O (g)
A
12 V
H 2 O (l)
b. En el sistema mostrado, el calor que entra al agua líquida se puede igualar con
el trabajo efectuado sobre el calentador. Por tanto,
Conforme el líquido se evapora, el volumen del sistema aumenta bajo una
presión externa constante. Por tanto, el trabajo efectuado por el sistema sobre
el medio que le rodea es
⎛ 10.0 × 10−
3
kg 90.0 × 10−
3
kg 100.0 × 10−
3
kg⎞
w= Pexterna ( Vf − Vi
) = 105
Pa×
+
−
0.590 kgm−
3
997 kgm−
3
997 kgm−
⎝
⎜
3
⎠
⎟
= 1.70 kJ
q= Ift
= 2.00 A × 12.0 V × 1.00 × 103
s = 24.0 kJ
Nótese que el trabajo eléctrico efectuado sobre el calentador es mucho mayor
que el trabajo P–V efectuado en la expansión.
c. Defina el sistema como el líquido en el vaso y el volumen conteniendo
solamente moléculas de H 2
O en fase gas. Este volumen consta de elementos
de volumen desconectados, dispersos en el aire por encima de la mesa del
laboratorio.
2.4 Capacidad calorífica
El proceso mostrado en la Figura 2.4 proporciona una vía para cuantificar el calor que fluye
en términos del trabajo eléctrico, efectuado por un calentador, w= Ift, que puede medirse
fácilmente. La respuesta de un sistema de una sola fase de composición constante a una entrada
de calor es es aumentar T. Esto no es así si el sistema sufre una cambio de fase, tal
como la vaporización de un líquido. La temperatura de una mezcla en equilibrio de un líquido
y un gas en el punto de ebullición permanece constante mientras fluye calor en el sistema.
Sin embargo, la masa de la fase gas aumenta a expensas de la fase líquida.
La respuesta del sistema al flujo de calor se describe mediante una importante propiedad
termodinámica denominada capacidad calorífica. La capacidad calorífica es una propiedad
dependiente del material, definida mediante la relación
C = lim
T
→0
q
T − T
f
i
dq
= /
dT
(2.9)