A gázok hőkapacitása
A test által kapott hőmennyiségnek az állapotában bekövetkező végtelen változással való arányát a testhőmérséklethez kapcsolódó változásnak nevezzük a szervezet hőteljesítményének ebben a folyamatban:
Általában a hőteljesítményt egyetlen anyagmennyiségre utalják, és a kiválasztott egységtől függően megkülönböztetik a következőket:
Specifikus tömeghő kapacitás c. 1 kg gázhoz,
specifikus térfogat-hő kapacitás ". a normál fizikai körülmények között 1 m3 térfogatú gázmennyiségre utal, J / (m 3 · K);
specifikus moláris hőkapacitás, egy kilométerre vonatkoztatva, J / (kmol · K).
A konkrét fűtések közötti kapcsolatot a nyilvánvaló kapcsolatok határozzák meg;
Itt van a gáz sűrűsége normál körülmények között.
A testhőmérséklet azonos mennyiségű jelentett hő változása az eljárás jellegétől függ, így a hőteljesítmény a folyamat függvénye. Ez azt jelenti, hogy egy és ugyanazon munkatest a folyamattól függően 1 K hőmennyiségű fűtést igényel. Numerikusan, a c értéke változik + ∞-tól -∞-ig.
A termodinamikai számítások során a következők fontosak:
hőteljesítmény állandó nyomáson
egyenlő a folyamathoz a szervezetnek állandó nyomáson átadott hőmennyiség arányával, a testhőmérséklet dT változásával
hőteljesítmény állandó térfogat mellett
amely egyenlő a folyamathoz a testtel szállított hőmennyiség állandó térfogatával, a test hőmérsékletének változásához.
Az egyensúlyi folyamatokhoz tartozó zárt rendszerekkel kapcsolatos termodinamika első törvényével összhangban, és
Egy izokori folyamat (v = const) esetében ez az egyenlet a formát veszi, és figyelembe véve (1.5), látjuk, hogy
azaz egy állandó térfogatú test hőteljesítménye megegyezik a belső energia részleges származékával a hőmérséklet függvényében, és a növekvő hőmérséklet mellett egy isochorikus folyamatban a belső energia növekedési ütemét jellemzi.
Ideális gáz
A (2.16) és a (2.14) egyenletből származó izobárikus eljáráshoz () kapjuk
Ez az egyenlet a melegek cp és cv közötti kapcsolatot mutatja. Az ideális gáz esetében ez nagymértékben leegyszerűsödött. Valójában az ideális gáz belső energiáját csak a hőmérséklet határozza meg, és nem függ a térfogattól, ezért emellett az állam egyenletéből következik.
A folyamat során a v = const hő MSG-a tallium gáz változás csak a belső energiát, míg a folyamat p = const tüzelési ráta, és növelje a belső energia és társ-tökéletes munkát külső erőkkel szemben. Ezért a cp nagyobb, mint a cv a munka nagyságával.
A valódi gázok vannak a óta bővítés (ha p = const) munkát végezni nem csak a külső erők, hanem erői ellen vonzás között ható mall-molekulák, ami a hőfogyasztás.
Általában a hőteljesítményt kísérleti úton határozzák meg, de sok anyag esetében a statisztikai fizika módszerével számíthatók.
Az ideális gáz hőteljesítményének számszerű értéke lehetővé teszi a hőteljesítmény klasszikus elméletének megtalálását, amely az egységes energiaeloszlás tételén alapul, a molekulák szabadságának mértékében. E tétel szerint az ideális gáz belső energiája egyenesen arányos a molekulák szabadsági fokainak számával és a szabadság egy fokára vetített kT / 2 energiával. 1 mól gáz esetében
ahol N0 az Avogadro száma; i a szabadságfokok száma (a független koordináták száma, amelyeket meg kell adni annak érdekében, hogy teljesen meghatározzák a molekula pozícióját a térben).
Egyatomos gáz molekula három szabadsági fok megfelel a három-készítmény-irányító irányába a koordinátatengelyek, amely lehet bomlik transzlációs-ing mozgást. Kétatomos gáz molekula öt szabadsági fok, mivel amellett, hogy transzlációs mozgást, tud Vera-schatsya két tengely körül egyenesre merőleges összekötő atomok (az energia betétek a forgási tengelye körül összekötő atomok nullával egyenlő, ha az atomok tekinthető pontot). A triatomikus és általában a poliatomikus gáz molekulája hat fokú szabadsággal rendelkezik: három transzlációs és három rotációs.
Mivel az ideális gáz esetében az egy-, kettős- és poliatomikus gázok moláris hőkapacitása együttesen reagál:
A hőhullámok klasszikus elméletének eredményei jól illeszkednek a kísérleti adatokhoz a szobahőmérséklet-tartományban (2.1. Táblázat), de a kísérlet hőmérséklet-függetlenségével kapcsolatos fő következtetés nem erősíti meg. Az alacsony és a kellően magas hőmérsékleti tartományban különösen jelentős eltérések a molekulák kvantum viselkedéséhez kapcsolódnak, és a hőkapacitás kvantumelmélete keretében magyarázatok találhatók.
Egyes gázok hőkapacitása t = 0 ° C hőmérsékleten ideális gázállapotban
A szabadságfokok száma
Ez az elmélet megállapítja, mindenekelőtt az igazságtalanság a tételt az egyenletes eloszlását energia szerint a szabadságfok a tartomány az alacsony és a magas hőmérséklet. A gáz hőmérsékletének csökkenésével a molekulák szabadságának fokozata "lefagy". Így egy kétatomos molekula proish-dit „befagyasztása” forgási szabadsági fok, és van öt helyett három szabadsági fok, és így kevésbé vnut-rennyuyu energia és a hő kapacitást. A hőmérséklet-növekedés, ez poliatomos molekulák halad pro-gerjesztési belső szabadsági fokok miatt előfordulása rezgőmozgás th tartalmaznak a molekulában (molekula-száz novitsya oszcillátor). Ez a belső energia és ennek következtében a hőteljesítmény növekedéséhez vezet növekvő hőmérséklet mellett.
A valóságos gáz hőkapacitása azonban a nyomástól függ, nagyon kevés.
Mivel az igazi gáz hõje a hõmérséklettõl függ, a termodinamikában megkülönböztetik a valódi és átlagos hõkapacitást.
Ennek a folyamatnak az átlagos hőteljesítménye a t1-től t2-ig terjedő hőmérsékleti tartományban a gázhoz hozzáadott hőmennyiségnek a végső és a kezdeti hőmérséklet különbségéhez viszonyított aránya:
meghatározza a konkrét hőmérsékletet egy adott hőmérsékleten vagy az úgynevezett valós hőteljesítményen. Ebből következik
Gyakorlati számításoknál minden anyag hőkapacitása táblákra redukálódik, és a táblázatok mennyiségének csökkentése érdekében az átlagos hőkapacitást a 0-tól t-ig terjedő hőmérséklet-tartományba adják.