Capacidades Caloríficas de sólidos y líquidos

4.1 GENERALIDADES PARA cp y cv DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS.

La entalpía y la energía interna están relacionadas por la ecuación:

4-1

la cual diferenciada totalmente se transforma en:

4-2

Los análisis de procesos de calentamiento de sistemas cerradosa presión y a volumen constante llevaron a que:

A volumen constante:

d'q1 = cv dt = du     3.8

A presión constante:

d'q2 = cp dt = dh      3.11

para el mismo cambio de temperatura,

Al reemplazar- en la diferencial total, Ecuación 4.34, la energía interna y la entalpía en función del calor:

    4-3

y, evidentemente, d'q2 es mayor que d'q1 o sea que la energía en forma de calor que es necesario suministrar es mayor cuando el proceso se realiza a presión constante que cuando se efectúa a volumen constante.

El caso general se presenta cuando tanto la presión como el volumen cambian durante el proceso; sin embargo, cuando se trata de líquidos y sólidos se encuentra que si los cambios de presión son bajos (menores de 5 atm) y cambios moderados de temperatura (debido a la dilatación térmica), los términos P dv y v dP tienden a cero porque, además, líquidos y sólidos son incompresibles.

En estas condiciones:

       4-4

Y de ahí se concluye que cp = cvpara sólidos y liquidos, siempre y cuando se cumplas las condiciones anteriores.

Las capacidades caloríficas de líquidos, a presión constante y a volumen constante, son esencialmente iguales y dependen fundamentalmente de la temperatura.

En general, cp de un líquido es más alto el cp del sólido correspondiente.

Solo unos cuantos líquidos, como el amoniaco, tienen una capacidad calorífica mayor que el agua.

La capacidad calorífica de líquidos se presenta, en la mayoría de los casos, en base masa y la forma de presentar la información se efectúa mediante tablas , nomogramas y ecuaciones.

La tabla 4.13 da valores puntuales para la capacidad calorífica de sustancias orgánicas e inorgánicas. Ella es un resumen de las Tablas presentadas en los textos de Watson – Hougen – Ragarz y Williams – Johnson (ver bibliografía).

Un nomograma similar al utilizado para los gases se presenta en la Figura 4.6. En ella se indica la sustancia representada y el intervalo de temperatura en que puede ser utilizarse para cada sustancia. La capacidad calorífica se expresa en unidades de base masa consistente.

Tabla 4-1. CAPACIDADES CALORÍFICAS, A PRESIÓN CONSTANTE,

PUNTUALES PARA LÍQUIDOS. Unidades de base masa consistentes.

Figura4-1. CAPACIDADES CALORÍFICAS PARA LÍQUIDOS

Unidades másicas consistentes.