Понятие теплоемкости тела
Понятие теплоемкости телаСкачать файл - Понятие теплоемкости тела
Если в результате теплообмена телу передается некоторое количество теплоты, то внутренняя энергия тела и его температура изменяются. Во многих случаях удобно использовать молярную теплоемкость C: Определенная таким образом теплоемкость не является однозначной характеристикой вещества. Согласно первому закону термодинамики изменение внутренней энергии тела зависит не только от полученного количества теплоты, но и от работы, совершенной телом. В зависимости от условий, при которых осуществлялся процесс теплопередачи, тело могло совершать различную работу. Поэтому одинаковое количество теплоты, переданное телу, могло вызвать различные изменения его внутренней энергии и, следовательно, температуры. Такая неоднозначность определения теплоемкости характерна только для газообразного вещества. При нагревании жидких и твердых тел их объем практически не изменяется, и работа расширения оказывается равной нулю. Поэтому все количество теплоты, полученное телом, идет на изменение его внутренней энергии. В отличие от жидкостей и твердых тел, газ в процессе теплопередачи может сильно изменять свой объем и совершать работу. Поэтому теплоемкость газообразного вещества зависит от характера термодинамического процесса. Обычно рассматриваются два значения теплоемкости газов: В процессе при постоянном объеме газ работы не совершает: Для процесса при постоянном давлении первый закон термодинамики дает: Таким образом, соотношение, выражающее связь между молярными теплоемкостями C p и C V , имеет вид формула Майера: Молярная теплоемкость C p газа в процессе с постоянным давлением всегда больше молярной теплоемкости C V в процессе с постоянным объемом рис. Отношение теплоемкостей в процессах с постоянным давлением и постоянным объемом играет важную роль в термодинамике. В частности, это отношение входит в формулу для адиабатического процесса см. Однако, совершенные при этом работы A и полученные в результате теплообмена количества теплоты Q окажутся различными для разных путей перехода. Отсюда следует, что у газа имеется бесчисленное количество теплоемкостей. C p и C V — это лишь частные и очень важные для теории газов значения теплоемкостей. Термодинамические процессы, в которых теплоемкость газа остается неизменной, называются политропическими. Все изопроцессы являются политропическими. Эта теория рассматривала теплоту как особое невесомое вещество, содержащееся в телах. Считалось, что оно не может быть ни создано, ни уничтожено. Нагревание тел объяснялось увеличением, а охлаждение — уменьшением содержащегося внутри них теплорода. Она не может объяснить, почему одно и то же изменение внутренней энергии тела можно получить, передавая ему разное количество теплоты в зависимости от работы, которую совершает тело. В молекулярно-кинетической теории устанавливается следующее соотношение между средней кинетической энергией поступательного движения молекул и абсолютной температурой T: Внутренняя энергия 1 моля идеального газа равна произведению на число Авогадро N А: Это соотношение хорошо подтверждается в экспериментах с газами, состоящими из одноатомных молекул гелий, неон, аргон. Однако, для двухатомных водород, азот и многоатомных углекислый газ газов это соотношение не согласуется с экспериментальными данными. Причина такого расхождения состоит в том, что для двух- и многоатомных молекул средняя кинетическая энергия должна включать энергию не только поступательного, но и вращательного движения молекул. Молекула может совершать пять независимых движений: Опыт показывает, что вращение относительно оси Z , на которой лежат центры обоих атомов, может быть возбуждено только при очень высоких температурах. При обычных температурах вращение около оси Z не происходит, так же как не вращается одноатомная молекула. Каждое независимое движение называется степенью свободы. В классической статистической физике доказывается так называемая теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы:. Если система молекул находится в тепловом равновесии при температуре T , то средняя кинетическая энергия равномерно распределена между всеми степенями свободы и для каждой степени свободы молекулы она равна. Экспериментально измеренные теплоемкости многих газов при обычных условиях достаточно хорошо согласуются с приведенными выражениями. Однако, в целом классическая теория теплоемкости газов не может считаться вполне удовлетворительной. Существует много примеров значительных расхождений между теорией и экспериментом. Это объясняется тем, что классическая теория не в состоянии полностью учесть энергию, связанную с внутренними движениями в молекуле. Теорему о равномерном распределении энергии по степеням свободы можно применить и к тепловому движению частиц в твердом теле. Атомы, входящие в состав кристаллической решетки, совершают колебания около положений равновесия. Энергия этих колебаний и представляет собой внутреннюю энергию твердого тела. Каждый атом в кристаллической решетке может колебаться в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Следовательно, каждый атом имеет 3 колебательные степени свободы. При гармонических колебаниях средняя кинетическая энергия равна средней потенциальной энергии. Поэтому в соответствии с теоремой о равномерном распределении на каждую колебательную степень свободы приходится средняя энергия kT , а на один атом — 3 kT. Поэтому молярная теплоемкость вещества в твердом состоянии равна: Это соотношение называется законом Дюлонга—Пти. Для твердых тел практически не существует различия между C p и C V из-за ничтожно малой работы при расширении или сжатии. Опыт показывает, что у многих твердых тел химических элементов молярная теплоемкость при обычных температурах действительно близка к 3 R. Однако, при низких температурах наблюдаются значительные расхождения между теорией и экспериментом. Это показывает, что гипотеза о равномерном распределении энергии по степеням свободы является приближением. Наблюдаемая на опыте зависимость теплоемкости от температуры может быть объяснена только на основе квантовых представлений. Точка O совпадает с центром масс молекулы. Купить бут камень Природный камень, саженцы деревьев, пр re-con. Математика , Аннглийский язык , Химия , Биология , Физика , География , Астрономия.
Понятие и виды теплоемкости
Удельной теплоемкостью называется величина, числено равная теплоте, которую надо сообщить единице массы тела для повышения его температуры на один Кельвин:. Молярная теплоемкость - количество тепла необходимое для нагревания одного моля вещества на один Кельвин. Лекции по физике Полный курс лекций по физике. Home О сайте и курсе лекций по физике Полный список лекций по физике. Образование за рубежом Play Phrase. Молекулярная физика и термодинамика , Основы термодинамики. Author A little something about you, the author. Nothing lengthy, just an overview. Физические основы механики Кинематика поступательного движения материальной точки и твердого тела Кинематика вращательного движения Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела Энергия и работа Динамика вращательного движения твердого тела Специальная теория относительности Механически колебания и волны Механические колебания Механические волны Молекулярная физика и термодинамика Основы термодинамики Основы молекулярно-кинетической теории газов Статистические распределения Явления переноса Электростатика Основы электростатики Электрическое поле в диэлектриках Проводники в электрическом поле Энергия электрического поля Постоянный электрический ток Электропроводность металлов Классическая теория электропроводности Электрический ток в газах Партнеры: Основные понятия о теплоемкости вещества - Лекции по физике.
Теплоёмкость это:
Сшить своими руками схемы выкройки
Карта крымского побережья россии с курортами
Теплоемкость
Сколько можно ходитьпри беременности
Как сшить без выкройки красивые блузки никишина