Capacidade térmica específica dos gases
Dados termodinâmicos de referência sobre capacidades térmicas específicas a pressão e volume constantes de gases comuns.
Visão Geral
Engineering ToolBox - Recursos, Ferramentas e Informações Básicas para Engenharia e Projeto de Aplicações Técnicas!
A capacidade calorífica específica de um gás descreve quanta energia é necessária para alterar sua temperatura. Os gases possuem dois valores distintos: c_p (pressão constante) e c_v (volume constante). Sua razão, κ = c_p/c_v, governa processos isentrópicos como compressão e expansão em turbinas, compressores e bicos.
Para um gás ideal, a constante individual do gás satisfaz:
R = c_p − c_v
Todos os valores abaixo são aproximados a 20 °C (68 °F) e 1 atm (14.7 psia).
Fórmulas Chave
| Relationship | Equation | Descrição |
|---|---|---|
| Specific heat ratio | κ = c_p / c_v | Also called the isentropic exponent |
| Individual gas constant | R = c_p − c_v | Derived from Mayer's relation |
| Universal gas constant | R̄ = M · R | R̄ ≈ 8.314 kJ/(kmol·K) |
| Specific heat at constant volume | c_v = R / (κ − 1) | From combining the two relations above |
| Specific heat at constant pressure | c_p = κ · R / (κ − 1) | Equivalently c_p = κ · c_v |
Variáveis
| Símbolo | Significado | Typical SI Unit |
|---|---|---|
| c_p | Specific heat at constant pressure | kJ/(kg·K) |
| c_v | Specific heat at constant volume | kJ/(kg·K) |
| κ | Specific heat ratio (isentropic exponent) | adimensional |
| R | Individual gas constant | kJ/(kg·K) |
| R̄ | Universal gas constant (≈ 8.314) | kJ/(kmol·K) |
| M | Molar mass | kg/kmol |
Dados de Capacidade Calorífica Específica
Gás ou Vapor | Formula | c_p (kJ/(kg·K)) | c_v (kJ/(kg·K)) | c_p (Btu/(lbm degF)) | c_v (Btu/(lbm degF)) | κ | R (kJ/(kg·K)) | R (ft lbf/(lbm degR)) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetone | (CH₃)₂CO | 1.47 | 1.32 | 0.35 | 0.32 | 1.11 | 0.15 | — |
| Acetylene | C₂H₂ | 1.69 | 1.37 | 0.35 | 0.27 | 1.232 | 0.319 | 59.34 |
| Air | — | 1.007 | 0.718 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.287 | 53.34 |
| Ammonia | NH₃ | 2.16 | 1.66 | 0.52 | 0.4 | 1.31 | 0.53 | 96.5 |
| Argon | Ar | 0.52 | 0.312 | 0.12 | 0.07 | 1.667 | 0.208 | — |
| Benzene | C₆H₆ | 1.09 | 0.99 | 0.26 | 0.24 | 1.12 | 0.1 | — |
| Bromine | Br₂ | 0.25 | 0.2 | 0.06 | 0.05 | 1.28 | 0.05 | — |
| Butane | C₄H₁₀ | 1.67 | 1.53 | 0.395 | 0.356 | 1.094 | 0.143 | 26.5 |
| Dióxido de carbono | CO₂ | 0.846 | 0.655 | 0.21 | 0.16 | 1.289 | 0.189 | 38.86 |
| Monóxido de carbono | CO | 1.02 | 0.72 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.297 | 55.14 |
| Dissulfeto de carbono | CS₂ | 0.67 | 0.55 | 0.16 | 0.13 | 1.21 | 0.12 | — |
| Chlorine | Cl₂ | 0.48 | 0.36 | 0.12 | 0.09 | 1.34 | 0.12 | — |
| Chloroform | CHCl₃ | 0.63 | 0.55 | 0.15 | 0.13 | 1.15 | 0.08 | — |
| Ethanol | C₂H₅OH | 1.88 | 1.67 | 0.45 | 0.4 | 1.13 | 0.22 | — |
| Methanol | CH₃OH | 1.93 | 1.53 | 0.46 | 0.37 | 1.26 | 0.39 | — |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Comparação entre Gases Monoatômicos e Diatômicos
Razão de Calor Específico κ por Gás
Calculadora: Derivar c_p a partir de R e κ
Para um gás ideal com constante de gás individual R conhecida e razão de calor específico κ, você pode calcular ambos os calores específicos.
Calores Específicos de Gás Ideal a partir de R e κ
Conversor de Unidades
A página de origem incluía um Conversor de Unidades de calor específico. Este conversor migrado preserva as unidades de engenharia comuns para calor específico de gás e constantes de gás.
Conversor de Unidades de Calor Específico de Gás
Tabelas de Origem Restauradas
As tabelas a seguir são restauradas da página de origem para preservar os dados de referência completos.
Gases - Calores Específicos e Constantes de Gás Individuais
A tabela de origem inclui colunas SI para cp e cv, colunas imperiais para cp e cv em Btu/(lbm °F), a razão cp/cv, e a constante de gás individual R = cp - cv em ambas kJ/(kg K) e ft lbf/(lbm °R). Todas essas colunas de dados originais são retidas abaixo; as duas últimas colunas representam os valores cp-cv / constante de gás individual da fonte.
Gás ou Vapor | Formula | cp (kJ/kgK) | cv (kJ/kgK) | cp (Btu/(lbmoF)) | cv (Btu/(lbmoF)) | κ = cp/cv | cp-cv (kJ/kgK) | cp-cv (ft lbf/(lbmoR)) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetone | (CH3)2CO | 1.47 | 1.32 | 0.35 | 0.32 | 1.11 | 0.15 | — |
| Acetylene | C2H2 | 1.69 | 1.37 | 0.35 | 0.27 | 1.232 | 0.319 | 59.34 |
| Air | — | 1.007 | 0.718 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.287 | 53.34 |
| Álcool (etanol) | C2H5OH | 1.88 | 1.67 | 0.45 | 0.4 | 1.13 | 0.22 | — |
| Álcool (metanol) | CH3OH | 1.93 | 1.53 | 0.46 | 0.37 | 1.26 | 0.39 | — |
| Ammonia | NH3 | 2.16 | 1.66 | 0.52 | 0.4 | 1.31 | 0.53 | 96.5 |
| Argon | Ar | 0.52 | 0.312 | 0.12 | 0.07 | 1.667 | 0.208 | — |
| Benzene | C6H6 | 1.09 | 0.99 | 0.26 | 0.24 | 1.12 | 0.1 | — |
| Gás de alto-forno | — | 1.03 | 0.73 | 0.25 | 0.17 | 1.41 | 0.3 | 55.05 |
| Bromine | Br2 | 0.25 | 0.2 | 0.06 | 0.05 | 1.28 | 0.05 | — |
| Butane | C4H10 | 1.67 | 1.53 | 0.395 | 0.356 | 1.094 | 0.143 | 26.5 |
| Dióxido de carbono | CO2 | 0.8459 | 0.655 | 0.21 | 0.16 | 1.289 | 0.189 | 38.86 |
| Monóxido de carbono | CO | 1.02 | 0.72 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.297 | 55.14 |
| Dissulfeto de carbono | CS2 | 0.67 | 0.55 | 0.16 | 0.13 | 1.21 | 0.12 | — |
| Chlorine | Cl2 | 0.48 | 0.36 | 0.12 | 0.09 | 1.34 | 0.12 | — |
| Chloroform | CHCl3 | 0.63 | 0.55 | 0.15 | 0.13 | 1.15 | 0.08 | — |
| Gás de carvão | — | 2.14 | 1.59 | — | — | — | — | — |
| Produtos de combustão | — | 1 | — | 0.24 | — | — | — | — |
| Ethane | C2H6 | 1.75 | 1.48 | 0.39 | 0.32 | 1.187 | 0.276 | 51.5 |
| Éter (éter dietílico) | (C2H5)2O | 2.01 | 1.95 | 0.48 | 0.47 | 1.03 | 0.06 | — |
| Ethylene | C2H4 | 1.53 | 1.23 | 0.4 | 0.33 | 1.24 | 0.296 | 55.08 |
| Clorodifluorometano, R-22 | CHClF2 | — | — | — | — | 1.18 | — | — |
| Helium | He | 5.251 | 3.12 | 1.25 | 0.75 | 1.667 | 2.08 | 386.3 |
| Hexane | C6H14 | — | — | — | — | 1.06 | — | — |
| Ácido clorídrico | — | 0.795 | 0.567 | — | — | — | — | — |
| Hydrogen | H2 | 14.32 | 10.16 | 3.42 | 2.43 | 1.405 | 4.12 | 765.9 |
| Cloreto de hidrogênio | HCl | 0.8 | 0.57 | 0.191 | 0.135 | 1.41 | 0.23 | 42.4 |
| Sulfeto de hidrogênio | H2S | — | — | 0.243 | 0.187 | 1.32 | — | 45.2 |
| Hydroxyl | OH | 1.76 | 1.27 | — | — | 1.384 | 0.489 | — |
| Krypton | Kr | 0.25 | 0.151 | — | — | — | — | — |
| Methane | CH4 | 2.22 | 1.7 | 0.59 | 0.45 | 1.304 | 0.518 | 96.4 |
| Cloreto de metila | CH3Cl | — | — | 0.24 | 0.2 | 1.2 | — | 30.6 |
| Gás natural | — | 2.34 | 1.85 | 0.56 | 0.44 | 1.27 | 0.5 | 79.1 |
| Neon | Ne | 1.03 | 0.618 | — | — | 1.667 | 0.412 | — |
| Óxido nítrico | NO | 0.995 | 0.718 | 0.23 | 0.17 | 1.386 | 0.277 | — |
| Nitrogen | N2 | 1.041 | 0.743 | 0.25 | 0.18 | 1.4 | 0.297 | 54.99 |
| Tetróxido de nitrogênio | N2O4 | 4.69 | 4.6 | 1.12 | 1.1 | 1.02 | 0.09 | — |
| Óxido nitroso | N2O | 0.88 | 0.69 | 0.21 | 0.17 | 1.27 | 0.18 | 35.1 |
| Oxygen | O2 | 0.9189 | 0.659 | 0.22 | 0.16 | 1.395 | 0.26 | 48.24 |
| Pentane | C5H12 | — | — | — | — | 1.07 | — | — |
| Propane | C3H8 | 1.67 | 1.48 | 0.39 | 0.34 | 1.13 | 0.189 | 35 |
| Propeno (propileno) | C3H6 | 1.5 | 1.31 | 0.36 | 0.31 | 1.15 | 0.18 | 36.8 |
| Vapor d'água 1 psia. 120 – 600 oF | H2O | 1.93 | 1.46 | 0.46 | 0.35 | 1.32 | 0.462 | — |
| Vapor 14.7 psia. 220 – 600 oF | H2O | 1.97 | 1.5 | 0.47 | 0.36 | 1.31 | 0.46 | — |
| Vapor 150 psia. 360 – 600 oF | H2O | 2.26 | 1.76 | 0.54 | 0.42 | 1.28 | 0.5 | — |
| Dióxido de enxofre (Dióxido de enxofre) | SO2 | 0.64 | 0.51 | 0.15 | 0.12 | 1.29 | 0.13 | 24.1 |
| Xenon | Xe | 0.16 | 0.097 | — | — | — | — | — |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Para conversão de unidades, use o conversor online de unidades de capacidade calorífica específica.
Veja também os valores tabulados de capacidade calorífica específica de alimentos e gêneros alimentícios, metais e semimetais, líquidos e fluidos comuns, sólidos comuns e outras substâncias comuns, bem como valores de capacidade calorífica molar de substâncias orgânicas comuns e substâncias inorgânicas.
Veja Também
A fonte faz referências cruzadas a valores tabulados de capacidade calorífica específica de alimentos e gêneros alimentícios, metais e semimetais, líquidos e fluidos comuns, sólidos comuns e outras substâncias comuns, além de valores de capacidade calorífica molar para substâncias orgânicas e inorgânicas comuns.
Notas de Engenharia
- Veja também a capacidade calorífica específica para sólidos comuns, alimentos e gêneros alimentícios, metais e semimetais, líquidos e fluidos, e outras tabelas de capacidade calorífica relacionadas.
- Hipótese de gás ideal: Os valores listados assumem comportamento de gás ideal. Em altas pressões ou perto da linha de saturação, correções para gases reais (funções de desvio) tornam-se significativas.
- Dependência da temperatura: Capacidades caloríficas específicas aumentam com a temperatura, especialmente para gases poliatômicos. Os valores aqui aplicam-se perto de 20 °C; para trabalho com combustão ou criogênico, use correlações dependentes da temperatura (por exemplo, ajustes polinomiais a partir das tabelas NIST-JANAF).
- Gases monoatômicos (He, Ar, Ne) têm κ ≈ 5/3 = 1,667, um resultado teórico da teoria cinética. Gases diatômicos perto da temperatura ambiente têm κ ≈ 1,4.
- Razão de capacidades caloríficas κ define diretamente as relações isentrópicas: T₂/T₁ = (p₂/p₁)^((κ−1)/κ). Um pequeno erro em κ pode se propagar em grandes erros nas temperaturas de saída do compressor ou turbina.
- Gás de alto-forno e outras misturas de gases combustíveis devem ser tratados com cautela — a composição varia com as condições do processo.
- R = c_p − c_v vale exatamente apenas para gases ideais. Para gases reais, a relação de Mayer inclui um termo de correção envolvendo a equação de estado.
- A constante individual do gás R está relacionada à constante universal dos gases R̄ por R = R̄ / M, onde M é a massa molar em kg/kmol.