Теплоемкость удельная и молярная

1.

Теплоемкость:
удельная и
молярная
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООБМЕНА,
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ЗАКОНЫ НАГРЕВАНИЯ
ВЕЩЕСТВ
1

2.

Содержание
работы
1. Удельная
теплоемкость
2. Молярная
теплоемкость
3. Количество
теплоты
4. равнение
теплового
баланса
5. Зависимость от
температуры
6. Процессы Cp и Cv
(Уравнение
Майера)
2

3.

Удельная теплоемкость
(c)
c = Q / (m • ΔT)
Высокая теплоемкость
Вода: 4200 Дж/(кг•К)
Медленно нагревается и долго
сохраняет тепловую энергию.
Определение: Количество теплоты для нагрева 1 кг вещества на 1 Кельвин.
Единица измерения: Дж / (кг • К) в системе СИ.
Физический смысл: Характеризует тепловую инерцию конкретного материала.
Низкая теплоемкость
Медь: 385 Дж/(кг•К)
Быстро нагревается при
незначительных затратах
энергии.
3

4.

Молярная теплоемкость
(Cm )
Связь параметров
Cm = c • M
Произведение удельной
теплоемкости (c) на молярную массу
(M) дает молярную теплоемкость (Cm).
Молярная теплоемкость — количество теплоты, необходимое
для нагревания 1 моль вещества на 1 Кельвин.
Единица измерения: Дж / (моль • К)
Область применения
Удобно использовать при
теоретических расчетах газов и
химических реакций, где количество
вещества измеряется в молях.
4

5.

Количество теплоты
(Q)
ЧЕРЕЗ МАССУ
ЧЕРЕЗ КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА
Q = c • m • ΔT
Q = ν • Cm • ΔT
Для макроскопических тел заданной массы
Для порций вещества в молях (ν = m / M)
Знак количества теплоты:
Q > 0 — тело получает тепло (нагревание) | Q < 0 — тело отдает тепло (охлаждение)
5

6.

Уравнение теплового баланса
Σ Qi = 0
Принципы применения:
Выполняется закон сохранения энергии.
В замкнутой (изолированной) системе алгебраическая сумма
полученных и отданных количеств теплоты равна нулю.
Qотданное = Qполученное
Отсутствие теплообмена с внешней средой.
Используется для определения
установившейся температуры смеси.
6

7.

Теплоемкость при постоянном
объеме (Cᵥ)
Изохорный процесс (V = const)
Cᵥ = (i / 2) • R
При V = const газ не совершает работу (A = 0). Вся подведенная
теплота идет исключительно на изменение внутренней
энергии:
Qᵥ = ΔU
Одноатомный газ (i = 3)
Cᵥ = 1.5 R
Двухатомный газ (i = 5)
Cᵥ = 2.5 R
7

8.

Теплоемкость при постоянном давлении
(Cp)
Уравнение Майера
Изобарный процесс (P = const)
Cp = Cv + R
При P = const подводимое тепло расходуется как на
изменение внутренней энергии, так и на работу расширения:
Cp − Cv = R
Показывает, что Cp всегда больше Cv на величину
универсальной газовой постоянной R.
QP = ΔU + A
8

9.

Зависимость теплоемкости от
температуры
НИЗКИЕ
ТЕМПЕРАТУРЫ
КОМНАТНЫЕ T
ВЫСОКИЕ
ТЕМПЕРАТУРЫ
«Замораживание» степеней
свободы. Квантовые
эффекты снижают
теплоемкость (Закон Дебая:
C ~ T3).
Классическое значение.
Выполняется закон
Дюлонга-Пти для твердых
тел (Cm
3R).
Возбуждение колебательных
степеней свободы молекул
приводит к росту
теплоемкости.
≈
9

10.

Спасибо за внимание!
10