Теплоемкость газов

Под теплоемкостью газа (удельной теплоемкостью) понимают количество тепла, необходимое для нагревания количественной единицы газа (1 кг, 1м³, 1 киломоль) на 1⁰С (или 1 К). В соответствии с этим различают теплоемкость массовую, объемную и мольную.

, (1.35)

где удельная массовая теплоемкость (Дж/кг^.К, кДж/кг^.К),

удельная объемная теплоемкость (Дж/м^3.К, кДж/м^3.К),

мольная теплоемкость (Дж/кмоль^.К, кДж/кмоль^.К).

При этом имеют место соотношения:

. (1.36)

Величина теплоемкости зависит от рода газа, его температуры, давления и условий нагрева газа.

Теплоемкость газовой смеси определяется через теплоемкости компонентов:

(1.37)

Теплоемкость, как и теплота процесса, зависит от характера процесса, что обозначается индексом процесса например:

Чаще всего используется теплоемкость при постоянном объеме - и теплоемкость при постоянном давлении -.

(1.38)

Из (1.26) при получаем а из (1.29) при получаем . Отсюда:

. (1.39)

. (1.40)

Для идеального газа изобарная и изохорная теплоемкости связаны между собой уравнением Майера:

. (1.41)

Отношение изобарной теплоемкости и изохорной:

. (1.42)

В классической теории теплоемкости теплоемкость идеальных газов не зависит от температуры и определяется числом степеней свободы поступа-тельного и вращательного движения молекул газа -.

, , (1.43)

Для одноатомных газов для двухатомных , для трехатомных

Однако теплоемкость реальных газов зависит от температуры, что объясняет квантовая теория теплоемкости, учитывающая колебательные степени свободы. Поэтому наряду с истинной теплоемкостью, определяемой по (1.35), вводится средняя теплоемкость в интервале температур отдо :

. (1.44)

Значения истинной теплоемкости при заданной температуре (^оС) и средней теплоемкости в интервале температур от 0(^оС) до (^оС) приводятся для различных газов в справочных таблицах.

Количество теплоты, необходимой для нагревания газа от температуры до температуры , определяется по формуле:

(1.45)