Bueno, en cualquier proceso termodinámico con una sustancia pura que no experimente un cambio de fase, el sistema puede describirse perfectamente * mediante dos datos [1]. Todas las demás propiedades del material se pueden calcular a partir de ahí. Si queremos saber el calor necesario para un cambio de temperatura en particular, obviamente medimos la temperatura pero necesitamos medir otra cosa. Idealmente, esto que medimos debe ser constante para que no tengamos que tener en cuenta su efecto al determinar la temperatura.
Hay dos cosas principales que podríamos medir: volumen o presión. Pero sabemos que las cosas generalmente se expanden cuando se calientan, por lo que ya podemos decir que el volumen está cambiando. La presión es principalmente constante tanto en nuestra vida cotidiana como en muchos procesos importantes en los que queremos determinar el flujo de calor, por lo que tiene sentido medir la presión.
Si calienta una sustancia a volumen constante, significaría que la está sometiendo a una compresión para evitar que se expanda. Esta compresión adicional también serviría para calentar la sustancia, lo que significa que el cambio de temperatura sería mayor para una cantidad determinada de calor. Esta es la razón por la cual la capacidad de calor de volumen constante es menor que la capacidad de calor de presión constante: se necesita menos calor para elevar la temperatura cuando ya está presionando la sustancia para evitar que se expanda.
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* Técnicamente, esto implica que no hay otros campos presentes como los campos eléctricos o magnéticos, o al menos que son constantes. La presión y el volumen son las variables importantes porque un cambio de volumen de una sustancia puede aprovecharse para impulsar algún tipo de acción mecánica, es decir, hacer el trabajo. Son variables relacionadas porque una diferencia en el campo de presión es la fuerza que impulsa un desplazamiento de volumen para hacer el trabajo. Sin embargo, como acabo de decir, hay otros campos que son importantes y es porque son tipos de energía útil como el trabajo. Estos otros campos tendrían que ser constantes o tenidos en cuenta porque estarían trabajando en el sistema para calentarlo o agotando energía a medida que el sistema funciona. Toda transferencia de energía se describe por un campo y un desplazamiento causado por el campo. Todos necesitan ser parte del balance energético.
Notas al pie
[1] Regla de fase – Wikipedia
