Introduzione - Propagazione - Cal. specifico - Cal. molare - Passaggi di stato

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Calore molare
Calore molare nei gas

Calore molare

Possiamo studiare la capacità termica anche in relazione alla quantità di sostanza di un corpo, definendo la seguente grandezza: il calore specifico molare, o semplicemente calore molare.

Il calore molare si misura in J/(mol·K) e indica la quantità di energia da fornire a una mole di sostanza per ottenere una variazione di temperatura di 1K.
La capacità termica quindi si riscrivere anche:

C = n · c_m

Essendo n il numero di moli della sostanza. Quindi la legge fondamentale della calorimetria diventa:

Uguagliando le due formule per calcolare la capacità (questa formula e quella con il calore specifico), otteniamo:

c_m · n = c_s · m

da cui, dividendo entrambi i membri per n:

c_m = c_s · m ⁄ n

Ricordando che: massa (in grammi) = massa molare × numero di moli, possiamo sostituire e semplificare, ottenendo:

Dove m_mol è a massa molare; dal momento che il calore specifico è in chilogrammi, è stato necessario dividere per mille.

Nella seguente tabella sono elencati i calori molari per gli elementi più comuni:

Osservazione: i calori molari non variano coerenemente con i calori specifici, in quanto dipendono dal numero atomico degli elementi: ad es. l'idrogeno ha un altissimo calore specifico, ma un bassissimo calore molare, avendo numero atomico 1; al contrario il mercurio ha un calore specifico relativamente basso, ma un alto calore molare, avendo numero atomico 200,6.

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Calore molare nei gas

Nei gas il calore molare non è costante, ma varia a seconda del tipo di legame atomico e del tipo di trasformazione che si svolge (vedi trasformazioni dei gas); possiamo tuttavia definire due casi in cui esso rimane costante:

• Calore molare a pressione costante: c_p
• Calore molare a volume costante: c_v

Essi hanno un valore commensurabile con la costante R dei gas perfetti, infatti:

I valori che si osservano sono:

Dove ξ è il numero di gradi di libertà delle molecole del gas: dalla tabella si capisce che ξ = 3 per i gas monoatomici, ξ = 5 per i gas biatomici.
Nel caso dei gas, la legge della calorimetria si può scrivere per trasformazioni a volume o a pressione costanti:

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