Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Топ:
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Дисциплины:
2017-11-16 | 994 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Для вычисления количества теплоты, получаемой или отдаваемой системой при переходе из одного состояния в другое, используется понятие теплоемкости. Это одна из важнейших характеристик вещества. Различают молярную и удельную теплоемкости.
Молярной теплоемкостью называют количество тепла, которое необходимо сообщить одному молю, вещества, чтобы повысить его температуру на 1К:
(4.4.1) |
Удельной теплоемкостью называют количество тепла, которое нужно передать 1 кг вещества, чтобы повысить его температуру на 1К:
(4.4.2) |
В последних формулах – элементарное количество тепла, переданное веществу, – изменение его температуры, вызванное этим теплом, и – число молей и масса вещества соответственно.
Из формул (4.4.1–4.4.2) нетрудно получить связь между молярной и удельной теплоемкостями:
(4.4.3) |
где – молярная масса. В дальнейшем, в основном, будем использовать молярную теплоемкость, которую будем называть просто теплоемкостью.
Элементарное количество теплоты находится из выражения (4.4.1)
(4.4.4) |
Количество теплоты, получаемое системой при нагревании от температуры до температуры ,
(4.4.5) |
Из опыта известно, что теплоемкость в общем случае зависит от температуры. Поэтому часто при вычислении количества тепла используют понятие средней теплоемкости < C >. При этом количество тепла
(4.4.6) |
где величину < c > находят, используя теорему о среднем из математического анализа:
(4.4.7) |
Если же теплоемкость постоянна в интервале температур , то из выражения (2.5.5)
(4.4.8) |
Теплоемкость, как собственное физическое свойство вещества, зависит от его природы (химического состава). Для заданного же вещества теплоемкость существенным образом зависит от термодинамического процесса, в результате которого происходит передача тепла веществу и переход его из состояния с одной температурой в состояние с другой температурой, т. е. теплоемкость есть функция процесса. Например, при изотермическом процессе система получает тепло а температура все время сохраняется постоянной, т. е. , следовательно, на основании выражения (4.4.1) имеем бесконечное значение теплоемкости для изотермического процесса . При адиабатическом процессе система не получает и не отдает тепла хотя его температура изменяется , поэтому теплоемкость любых веществ при адиабатическом процессе равна нулю .
|
Как мы знаем, внутренняя энергия веществ, не подвергнутых действию внешних полей, является функцией двух переменных : зависимость от температуры учитывает суммарную кинетическую энергию молекул, а от объема – суммарную потенциальную энергию их взаимодействия.
(4.4.9) | ||||||
(4.4.9) | ||||||
(4.4.10) | ||||||
Откуда находим теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении
(4.4.11) | ||||
(4.4.12) | ||||
Для идеального газа
(4.4.13) | ||||||||
(4.4.14) | ||||||||
(4.4.15) | ||||||||
(4.4.16) | ||||||||
Таким образом, для идеального газа теплоемкость при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме на величину R, которая численно равна работе при изобарическом нагревании 1 моля идеального газа на 1К. Для отношения теплоемкостей получим
(4.4.17) |
В заключение этого параграфа отметим, что теплоемкость является положительной величиной , если при получении тепла система разогревается и, наоборот, если система, отдавая тепло , охлаждается . Однако теплоемкость может быть и отрицательной. Это, как видно из формулы (4.4.1), наблюдается в двух случаях:
1) при получении тепла система охлаждается,
2) при отдаче тепла система разогревается.
Оба случая легко объясняются при помощи первого закона термодинамики, записанного в следующем виде:
|
(4.4.18) |
В первом случае газ производит работу расширения в количестве большем, чем количество теплоты , которое подводится к газу в процессе расширения . В этом случае на производство работы помимо тепла, подведенного к газу, расходуется и некоторое количество его внутренней энергии. Хотя к газу и подводится тепло, но оно целиком превращается в работу, а убыль внутренней энергии газа ведет к снижению температуры.
Во втором случае работа, производимая над газом при его сжатии , оказывается по абсолютной величине большей, чем количество отдаваемого им тепла. С учетом знаков количества теплоты и работы равенство (4.4.19) принимает вид:
(4.4.19) |
Внутренняя энергия системы увеличивается, а значит, ее температура растет, несмотря на то, что газ отдает теплоту. Подобный процесс происходит в некоторых звездах: гравитационные силы при сжатии звезды совершают работу большую, чем излучаемое ей тепло, поэтому звезда разогревается, несмотря на то, что она излучает теплоту.
Наконец, обратим внимание на размерность теплоемкости. В системе СИ ее размерностью, как видно из формулы, является
|
|
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!