Теплоемкость газов

Обмен теплом между данной газовой (или иной) системой и окружающей средой можно рассчитать на основании первого начала термодинамики, если известно изменение внутренней энергии и работа, совершенна системой (или над системой).

Однако иногда такой обмен удобно рассчитать по формуле

, (50)

где с– удельная теплоемкость тела (газа, жидкости, твердого тела).Физический смысл удельной теплоемкости: количество энергии в форме теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы нагреть единицу массы этого тела на один градус. В системе СИ .

Кроме удельной теплоемкости используется понятие молярной теплоемкости: количество энергии в форме теплоты, которое нужно сообщить одному молю тела, чтобы нагреть его на один градус. В системе СИ .

Таким образом, связь между этими двумя видами теплоемкости:

, (51)

В прикладной теплотехнике используется объемная теплоемкость: количество энергии в форме теплоты, которое нужно сообщить единице объема тела, чтобы нагреть его на один градус. В системе СИ .

Наконец, можно говорить о теплоемкости тела: количество энергии в форме теплоты, которое нужно сообщить всему телу, чтобы нагреть всю массу тела один градус. В системе СИ .

, (52)

Имеется одна особенность, отличающая теплоемкость газов от теплоемкостей других сред – она зависит от процесса, при котором изменяются параметры термодинамической системы. Действительно, заменим в уравнении первого начала термодинамики теплоту и внутреннюю энергию:

, (53)

Из последнего видно, что молярная теплоемкость идеального газа зависит от процесса, при котором происходит передача теплоты, т.к работа в свою очередь зависит от этого. , (54)

1. Изохорный процесс. Поскольку при этом процессе работы не совершается, то второе слагаемое в уравнении (93) отсутствует и молярная и удельная теплоемкости принимают вид:

и , (55)

Их называют молярная и удельная теплоемкости газа при постоянном объеме.

2. Изобарный процесс. Подставим в уравнение (44) формулу работы, выраженную через температуру:

Преобразуя, получаем выражения для молярной и удельной теплоемкостей при постоянном давлении:

и , (56)

Если взять разность молярных теплоемкостей (при постоянном давлении и постоянном объеме), то получим уравнение Майера

, (57)

Т.о. можно отметить, ч то молярная теплоемкость при постоянном давлении больше молярной теплоемкости при постоянном объеме на величину работы, которую необходимо затратить, чтобы 1 моль газа нагреть на 1⁰ С.

3. Изотермический процесс. Т.к. при этом процессе , то

, (58)

Это означает, что несмотря на подводимую к газу теплоту, газ не нагревается, т.е. так ведет себя тело бесконечно большой массы.

Дата добавления: 2015-07-16