Как обозначается теплоемкость

Теплоёмкость

Теплоёмкость

C = δ Q d T {\displaystyle C={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} T}}}

Размерность

L2MT −2Θ−1

Единицы измерения

СИ

Дж/К

СГС

эрг/К

Примечания

Скалярная величина

Теплоёмкость — ко­ли­че­ст­во те­п­ло­ты, по­гло­щае­мой (вы­де­ляе­мой) те­лом в про­цес­се на­гре­ва­ния (ос­ты­ва­ния) на 1 кельвин. Более точно, теплоёмкость — физическая величина, определяемая как отношение количества теплоты δ Q {\displaystyle \delta Q} , поглощаемой/выделяемой термодинамической системой при бесконечно малом изменении её температуры T {\displaystyle T} , к величине этого изменения d T {\displaystyle \mathrm {d} T} :

C = δ Q d T . {\displaystyle C={\delta Q \over \mathrm {d} T}.}

Малое количество теплоты обозначается δ Q {\displaystyle \delta Q} (а не d Q {\displaystyle \mathrm {d} Q} ), чтобы подчеркнуть, что это не дифференциал параметра состояния (в отличие, например, от d T {\displaystyle \mathrm {d} T} ), а функция процесса. Поэтому и теплоёмкость — это характеристика процесса перехода между двумя состояниями термодинамической системы, которая зависит и от пути процесса (например, от проведения его при постоянном объёме или постоянном давлении), и от способа нагревания/охлаждения (квазистатического или нестатического). Неоднозначность в определении теплоёмкости на практике устранят тем, что выбирают и фиксируют путь квазистатического процесса (обычно оговаривается, что процесс происходит при постоянном давлении, равным атмосферному). При однозначном выборе процесса теплоёмкость становится параметром состояния и теплофизическим свойством вещества, образующего термодинамическую систему.

Энциклопедичный YouTube

«Количество теплоты. Удельная теплоёмкость»

Количество теплоты

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы. Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Смотрите также конспект «Решение задач на количество теплоты»

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t2 — t1)

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Это конспект по теме «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к следующему конспекту: «Уравнение теплового баланса»
  • Вернуться к списку конспектов по Физике
  • Посмотреть решение типовых задач на количество теплоты

Теплоёмкость

C = δ Q d T {\displaystyle C={\frac {\delta Q}{dT}}}

Размерность

L2MT −2Θ−1

Единицы измерения

СИ

Дж/К

СГС

эрг/К

Примечания

Скалярная величина

Теплоёмкость — физическая величина, определяемая как количество теплоты, которое необходимо подвести к телу в данном процессе, чтобы его температура возросла на один кельвин:

C = δ Q d T . {\displaystyle C={\delta Q \over dT}.}

Во многих важных случаях приращение температуры тела прямо пропорционально сообщённому ему количеству теплоты и теплоёмкость тела является константой. В общем случае теплоёмкость тела может зависеть от параметров состояния этого тела, например его температуры или объёма.

Удельная, молярная и объёмная теплоёмкости

Очевидно, что чем больше масса тела, тем больше требуется теплоты для его нагревания, и теплоёмкость тела пропорциональна количеству вещества, содержащегося в нём. Количество вещества может характеризоваться массой или количеством молей. Поэтому удобно пользоваться понятиями удельной теплоёмкости (теплоёмкости единицы массы тела):

c = C m {\displaystyle c={C \over m}}

и молярной теплоёмкости (теплоёмкости одного моля вещества):

C μ = C ν , {\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}

где ν = m μ {\displaystyle \nu ={m \over \mu }} — количество вещества в теле; m {\displaystyle m} — масса тела; μ {\displaystyle \mu } — молярная масса. Молярная и удельная теплоёмкости связаны соотношением C μ = c μ {\displaystyle C_{\mu }=c\mu } .

Объёмная теплоёмкость (теплоёмкость единицы объёма тела):

C ′ = C V . {\displaystyle C’={C \over V}.}

Теплоёмкость для различных процессов и состояний вещества

Понятие теплоёмкости определено как для веществ в различных агрегатных состояниях (твёрдых тел, жидкостей, газов), так и для ансамблей частиц и квазичастиц (в физике металлов, например, говорят о теплоёмкости электронного газа).

Теплоёмкость идеального газа

Основная статья: Теплоёмкость идеального газа

Теплоёмкость системы невзаимодействующих частиц (например, идеального газа) определяется числом степеней свободы частиц.

Молярная теплоёмкость при постоянном объёме:

C V = d U d T = i 2 R , {\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}

где R {\displaystyle R} ≈ 8,31 Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная, i {\displaystyle i} — число степеней свободы молекулы.

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении:

C P = d U d T + P d V d T = i + 2 2 R . {\displaystyle C_{P}={dU \over dT}+{PdV \over dT}={{i+2} \over 2}R.}

Теплоёмкость кристаллов

Теория теплоёмкости

Сравнение моделей Дебая и Эйнштейна для теплоёмкости твёрдого тела

Существует несколько теорий теплоёмкости твердого тела:

  • Закон Дюлонга — Пти и закон Джоуля — Коппа. Оба закона выведены из классических представлений и с определенной точностью справедливы лишь для нормальных температур (примерно от 15 °C до 100 °C).
  • Квантовая теория теплоёмкостей Эйнштейна. Первое применение квантовых законов к описанию теплоёмкости.
  • Квантовая теория теплоёмкостей Дебая. Содержит наиболее полное описание и хорошо согласуется с экспериментом.

Существующие теории теплоёмкости не охватывают всех особенностей поведения теплоёмкости различных твёрдых тел. В первую очередь это относится к аномальным пикам на кривых теплоёмкости, а также росту в высокотемпературной области удельной теплоёмкости над уровнем 3R нормальной (колебательной) составляющей. Возникновение некоторых из перечисленных аномалий детально исследовано и имеет своё физическое объяснение. Это в первую очередь относится к лямбда-пикам, связанным с ферромагнитными и ориентационными переходами, а также с переходами от упорядоченных к неупорядоченным структурам. Аномальные отклонения над уровнем 3R кривой теплоёмкости графита и алмаза в высокотемпературной области (Т > 3000 K) обусловлены процессами термодеструкции с переходом в плавление. Аномальные пики на кривых теплоёмкости германия и гафния объясняются процессами в кристаллической решетке, контролируемыми больцмановским фактором exp(-E/RT).

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 Никеров. В. А. Физика: учебник и практикум для академического бакалавриата. — Юрайт, 2015. — С. 127—129. — 415 с. — ISBN 978-5-9916-4820-2.
  2. 1 2 3 4 5 Ильин В. А. Физика: учебник и практикум для прикладного бакалавриата. — Юрайт, 2016. — С. 142—143. — 399 с. — ISBN 978-5-9916-6343-4.

Литература

теплоёмкость в Викисловаре

Теплоёмкость на Викискладе

  • Теплоемкость // Энциклопедический словарь юного физика / В. А. Чуянов (сост.). — М.: Педагогика, 1984. — С. 268–269. — 352 с. — (Энциклопедический словарь).

Удельная теплоёмкость

Смотреть что такое «Удельная теплоёмкость» в других словарях:

  • УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ — количество энергии, которое необходимо сообщить 1 г какого либо вещества, чтобы повысить его температуру на 1°С. По определению, для того чтобы повысить температуру 1 г воды на 1°С, требуется 4,18 Дж. Экологический энциклопедический словарь.… … Экологический словарь

  • удельная теплоёмкость — — Тематики энергетика в целом EN specific heatSH … Справочник технического переводчика

  • УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ — физ. величина, измеряемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 кг вещества на 1 К (см. ). Единица удельной темплоёмкости в СИ (см.) на килограмм кельвин (Дж кг∙К)) … Большая политехническая энциклопедия

  • удельная теплоёмкость — savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat capacity per unit mass; massic heat capacity; specific heat capacity vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. массовая теплоёмкость, f;… … Fizikos terminų žodynas

  • Удельная теплоёмкость — см. Теплоёмкость … Большая советская энциклопедия

  • удельная теплоёмкость — удельная теплота … Cловарь химических синонимов I

  • удельная теплоёмкость газа — — Тематики нефтегазовая промышленность EN gas specific heat … Справочник технического переводчика

  • удельная теплоёмкость нефти — — Тематики нефтегазовая промышленность EN oil specific heat … Справочник технического переводчика

  • удельная теплоёмкость при постоянном давлении — — Тематики энергетика в целом EN specific heat at constant pressurecpconstant pressure specific heat … Справочник технического переводчика

  • удельная теплоёмкость при постоянном объёме — — Тематики энергетика в целом EN specific heat at constant volumeconstant volume specific heatCv … Справочник технического переводчика

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *