Русская Википедия:Теплоёмкость

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Физическая величина Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания (остывания) на 1 кельвин. Более точно, теплоёмкость — физическая величина, определяемая как отношение количества теплоты <math>\delta Q</math>, поглощаемой/выделяемой термодинамической системой при бесконечно малом изменении её температуры <math> T </math>, к величине этого изменения <math> \mathrm{d} T </math>Шаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:Sfn:

<math> C = {\delta Q \over \mathrm{d}T}. </math>

Малое количество теплоты обозначается <math>\delta Q</math> (а не <math>\mathrm{d} Q</math>), чтобы подчеркнуть, что это не дифференциал параметра состояния (в отличие, например, от <math> \mathrm{d} T </math>), а функция процесса. Поэтому и теплоёмкость — это характеристика процесса перехода между двумя состояниями термодинамической системыШаблон:Sfn, которая зависит и от пути процесса (например, от проведения его при постоянном объёме или постоянном давлении)Шаблон:SfnШаблон:Sfn, и от способа нагревания/охлаждения (квазистатического или нестатического)Шаблон:SfnШаблон:Sfn. Неоднозначность в определении теплоёмкостиШаблон:Sfn на практике устраняют тем, что выбирают и фиксируют путь квазистатического процесса (обычно оговаривается, что процесс происходит при постоянном давлении, равным атмосферному). При однозначном выборе процесса теплоёмкость становится параметром состоянияШаблон:SfnШаблон:Sfn и теплофизическим свойством вещества, образующего термодинамическую системуШаблон:Sfn.


Удельная, молярная и объёмная теплоёмкости

Шаблон:Main Очевидно, что чем больше масса тела, тем больше требуется теплоты для его нагревания, и теплоёмкость тела пропорциональна количеству вещества, содержащегося в нём. Количество вещества может характеризоваться массой или количеством молей. Поэтому удобно пользоваться понятиями удельной теплоёмкости (теплоёмкости единицы массы тела):

<math> c = {C \over m} </math>

и молярной теплоёмкости (теплоёмкости одного моля вещества):

<math> C_\mu = {C \over \nu}, </math>

где <math> \nu = {m \over \mu} </math> — количество вещества в теле; <math> m </math> — масса тела; <math> \mu </math> — молярная масса. Молярная и удельная теплоёмкости связаны соотношением <math> C_\mu = c\mu </math>[1][2].

Объёмная теплоёмкость (теплоёмкость единицы объёма тела):

<math> C' = {C \over V}. </math>

Теплоёмкость для различных процессов и состояний вещества

Понятие теплоёмкости определено как для веществ в различных агрегатных состояниях (твёрдых тел, жидкостей, газов), так и для ансамблей частиц и квазичастиц (в физике металлов, например, говорят о теплоёмкости электронного газа).

Теплоёмкость идеального газа

Шаблон:Main

Теплоёмкость системы невзаимодействующих частиц (например, идеального газа) определяется числом степеней свободы частиц.

Молярная теплоёмкость при постоянном объёме:

<math>C_V = {dU \over dT} = \frac{i}{2}R,</math>

где <math>R</math> ≈ 8,31 Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная, <math>i</math> — число степеней свободы молекулы[1][2].

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении связана с <math>C_V</math> соотношением Майера:

<math>C_P = C_V+R = {{i+2} \over 2}R.</math>

Теплоёмкость кристаллов

Файл:DebyeVSEinstein-ruRu.png
Сравнение моделей Дебая и Эйнштейна для теплоёмкости твёрдого тела

Существует несколько теорий теплоёмкости твёрдого тела:

Температурная зависимость

С ростом температуры теплоёмкость растёт у кристаллов, практически не меняется у жидкостей и газов.

При фазовом переходе происходит скачок теплоёмкости. Теплоёмкость вблизи самого фазового перехода стремится к бесконечности, поскольку температура фазового перехода остаётся постоянной при изменении теплоты.

Файл:Heat capacity of water 2.jpg
Удельная теплоёмкость воды при различных давлениях

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Родственные проекты

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ 1,0 1,1 Шаблон:Книга
  2. ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Книга
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Теплоёмкость&oldid=10921335