рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Теплоёмкость.

Теплоёмкость. - Лекция, раздел Физика, Курс лекций по дисциплине «Физика» Удельная Теплоёмкость Вещества - Величина, Равная Количеству Теплоты, Необход...

Удельная теплоёмкость вещества - величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1К :

Единица удельная теплоёмкости – джоуль на килограмм-кельвин (Дж/(кг К)).

Молярная теплоёмкость – величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:

(6)

где –количество вещества .

Единица молярной теплоёмкости- джоуль на моль-кельвин (Дж/(моль К)).

Удельная теплоёмкость связана с молярной соотношением .

(7)

где - молярная масса вещества .

Различают теплоёмкости при постоянном объёме и постоянном давлении,

если в процессе нагревания вещества его объём или давление поддерживается постоянным.

Запишем выражение первого начала термодинамики (3) для 1 моль газа с учётом формул (4) и (6):

(8)

Если газ нагревается при постоянном объёме , то работа внешних сил равна нулю(см (52.1)) и сообщаемая газу извне теплота идёт только на увеличение его внутренней энергии ;

(9)

т.е. молярная теплоёмкость газа при постоянном объёме равна изменению внутренней энергии 1 моль газа при повышении его температуры на 1К. Согласно формуле (1) ,, тогда

(10)

Если газ нагревается при постоянном давлении, то выражение (8) можно записать виде:

 

Учитывая, что не зависит от вида процесса (внутренняя энергия идеального газа не зависит ни от , ни от , а определяется лишь температурой ) и всегда равна (см (9)), и дифференцируя уравнение Клапейрона–Менделеева по , получаем:

(11)

Выражение (11) называется уравнением Майера; оно показывает, что всегда больше на величину молярной газовой постоянной. Это объясняется тем, что при нагревании газа при постоянном давлении требуется ещё дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа, т.к. постоянство давления обеспечивается увеличением объёма газа. Использовав (10), выражение (11) можно записать виде:

(12)

При рассмотрении термодинамических процессов важно знать характерное для каждого газа отношение:

(13)

Из формул (10) и (12) следует, что молярные теплоёмкости определяются лишь числом степеней свободы и не зависит от температуры. Это утверждение молекулярно–кинетической теории справедливо в довольно широком интервале температур лишь для одноатомных газов. Уже у двухатомных газов число степеней свободы, проявляющееся в теплоёмкости, зависит от температуры. Молекула двухатомного газа обладает тремя поступательными, двумя вращательными и одной колебательной степенями свободы.

По закону равномерного распределения энергии по степеням свободы (см §1) , для комнатных температур . Из качественной экспериментальной зависимости молярной теплоёмкости водорода (рис 4) следует, что зависит от температуры : при низкой температуре (≈50К ) =3/2R , при комнатной - =5/2R (вместо расчётных ) и при очень высокой -. Это можно объяснить, предположив, что при низких температурах наблюдается только поступательное движение молекул, при комнатных – добавляется их вращение, а при высоких – к этим двум видам движения добавляется ещё и колебания молекул.

Расхождение теории и эксперимента нетрудно объяснить. Дело в том , что при вычислении теплоёмкости надо учитывать квантование энергии вращения и колебаний молекул ( возможны не любые вращательные и колебательные энергии, а лишь определённый дискретный ряд значений энергий) .Если энергия теплового движения недостаточна, например ,для возбуждения колебаний, то эти колебания не вносят своего вклада в теплоёмкость (соответствующая степень свободы «замораживается» - к ней неприменим закон равнораспределения энергии). Этим объясняется, что теплоемкость моля двухатомного газа – водорода – при комнатной температуре равна вместо . Аналогично можно объяснить уменьшение теплоёмкости при низкой температуре («замораживаются» вращательные степени свободы) и увеличение при высокой («возбуждаются» колебательные степени свободы).

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Курс лекций по дисциплине «Физика»

Воронежский институт высоких технологий.. факультет заочного обучения.. курс лекций по дисциплине физика для студентов заочной ускоренной формы..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Теплоёмкость.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

КУРС ЛЕКЦИЙ
  по дисциплине «Физика» для студентов заочной (ускоренной) формы обучения   Лекция №1 Тема: «Введение» Вопросы: 1)Ф

Современная экспериментальная физика
Еще в начале XX века такие открытия как открытие Резерфордом атомного ядра можно было делать с помощью сравнительно простой аппаратуры. Но в дальнейшем эксперимент стал быстро усложняться и экспери

Лекция №2
Тема:«Кинематика материальной точки.» Вопросы: 1) Материальная точка. 2) Система отсчета. 3)Путь. Перемещение. Вычисление пройденного пути.

Скорость.
Для характеристики движения материальной точки вводится векторная величина – скорость, которая определяется как быстрота движения, так и его направление в данный моме

Ускорение.
При любом движении точки, кроме равномерного прямолинейного движения, скорость точки изменяется. Для характеристики быстроты изменения скорости

Лекция №3.
Тема: «Кинематика твердого тела.» Вопросы: 1)Абсолютно твердое тело. 2)Поступательное и вращательное движение твердого тела. 3)Вращение вокруг неподвижной оси.

Второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона - основнойзакон динамики поступательного движения- отвечает на вопросы, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к ней си

Закон сохранения механической энергии. Абсолютно упругий удар.
  1. Механическая система называется консервативной, если все действующие на нее внешние и внутренние непотенциальные силы не совершают работы (δАнис ≡ 0), а все

Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
Рассмотрим результат сложения двух гармонических колебаний одинаковой частоты , происходящих во взаимно перпендикулярных направлениях вдоль

Первое начало термодинамики.
Рассмотрим термодинамическую систему, для которой механическая энергия не изменяется , а изменяется лишь её внутренняя энергия . Внутренняя энергия системы может изменяться в результате различных п

Работа газа при изменении его объёма.
  Для рассмотрения конкретных процессов найдём в общем виде внешнюю работу, совершаемую газом при изменении его объёма. Рассмотрим, например, газ, находящийся под поршнем в цилиндриче

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
  Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выде­ляются изопроцессам, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Круговой процесс (цикл). Обратимы и необратимые процессы.
  Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диаграмме процессов цикл изоб­ражается замкнутой кри

Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его к.п.д. для идеального газа.
  Из формулировки второго начала термодинамики по Кельвину следует, что вечный двигатель второго рода — периодически действующий двигатель, совершающий рабо­ту за счет охлаждения одно

Лекция №18.
Тема: “Основы термодинамики”. Вопросы : 1)Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью. 2) Второе начало термодинамики.  

Второе начало термодинамики
  Первое начало термодинамики, выражая закон сохранения и превращения энергии, не позволяет установить направление протекания термодинамических процессов. Кроме того, можно представит

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги