Lämpökapasiteetti

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 30. huhtikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 6 muokkausta .

Lämpökapasiteetti
$C={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} T))$
Ulottuvuus	L 2 MT− 2 Θ− 1
Yksiköt
SI	J/K
GHS	erg/K
Huomautuksia
Skalaari

Lämpökapasiteetti - kehon lämmityksen (jäähdytyksen) aikana imemän (vapauttaman) lämmön määrä 1 kelvinillä . Tarkemmin sanottuna lämpökapasiteetti on fysikaalinen suure , joka määritellään termodynaamisen järjestelmän absorboiman/vapautetun lämmön määrän suhteeksi tämän muutoksen suuruuteen [1] [2] [3] [ 4] [5] : $\delta Q$ $T$ $\mathrm {d} T$

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

Pieni määrä lämpöä on merkitty (eikä ) korostaen, että tämä ei ole tilaparametrin differentiaali (toisin kuin esimerkiksi arvosta ), vaan prosessin funktio . Siksi lämpökapasiteetti on ominaisuus siirtymäprosessille termodynaamisen järjestelmän kahden tilan välillä [6] , joka riippuu prosessin reitistä (esimerkiksi sen suorittamisesta vakiotilavuudessa tai vakiopaineessa ) [ 7] ] [8] ja lämmitys-/jäähdytysmenetelmästä ( kvasistaattinen tai ei-staattinen) [7] [9] . Lämpökapasiteetin määritelmän epäselvyys [10] poistetaan käytännössä valitsemalla ja kiinnittämällä kvasistaattisen prosessin reitti (yleensä määrätään, että prosessi tapahtuu vakiopaineessa, joka on yhtä suuri kuin ilmakehän paine). Prosessin yksiselitteisellä valinnalla lämpökapasiteetista tulee tilaparametri [11] [12] ja termodynaamisen järjestelmän muodostavan aineen termofysikaalinen ominaisuus [13] . $\delta Q$ $\mathrm {d} Q$ $\mathrm {d} T$

Spesifiset, molaariset ja tilavuuslämpökapasiteetit

Ilmeisesti mitä suurempi kehon massa on, sitä enemmän sen lämmittämiseen tarvitaan lämpöä, ja kehon lämpökapasiteetti on verrannollinen sen sisältämän aineen määrään. Aineen määrää voidaan luonnehtia massalla tai moolimäärällä. Siksi on kätevää käyttää ominaislämpökapasiteetin (lämpökapasiteetti kappaleen massayksikköä kohti) käsitteitä:

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

ja molaarinen lämpökapasiteetti (yhden aineen moolin lämpökapasiteetti):

C_{\mu }={C \over \nu },

missä on aineen määrä kehossa; - kehomassa; - moolimassa. Molaariset ja ominaislämpökapasiteetit liittyvät suhteeseen [14] [15] . ${\displaystyle \nu ={m \over \mu ))$ $m$ $\mu$ $C_{\mu }=c\mu$

Tilavuuslämpökapasiteetti (lämpökapasiteetti kehon tilavuusyksikköä kohti):

C'={C \over V}.

Lämpökapasiteetti erilaisille prosesseille ja ainemuodoille

Lämpökapasiteetin käsite määritellään sekä erilaisissa aggregaatiotilassa oleville aineille ( kiintoaineet , nesteet , kaasut ) että hiukkasten ja kvasihiukkasten ryhmille (esimerkiksi metallifysiikassa puhutaan elektronikaasun lämpökapasiteetista ).

Ihanteellisen kaasun lämpökapasiteetti

Vuorovaikuttamattomien hiukkasten järjestelmän (esimerkiksi ihanteellinen kaasu) lämpökapasiteetti määräytyy hiukkasten vapausasteiden lukumäärän mukaan .

Molaarinen lämpökapasiteetti vakiotilavuudella:

C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,

missä ≈ 8,31 J/(mol·K) on yleinen kaasuvakio , on molekyylin vapausasteiden lukumäärä [14] [15] . $R$ $i$

Molaarinen lämpökapasiteetti vakiopaineessa liittyy Mayerin suhteeseen : $CV$

C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.

Kiteiden lämpökapasiteetti

Kiinteän kappaleen lämpökapasiteetista on useita teorioita:

Dulong-Petitin laki ja Joule-Kopp-laki . Molemmat lait ovat peräisin klassisista käsitteistä ja pätevät tietyllä tarkkuudella vain normaaleissa lämpötiloissa (noin 15 °C - 100 °C).
Einsteinin kvanttiteoria lämpökapasiteeteista . Ensimmäinen kvanttilakien soveltaminen lämpökapasiteetin kuvaamiseen.
Debyen lämpökapasiteetin kvanttiteoria . Sisältää täydellisimmän kuvauksen ja sopii hyvin kokeiluun.

Lämpötilariippuvuus

Lämpötilan noustessa lämpökapasiteetti kasvaa kiteissä, eikä käytännössä muutu nesteissä ja kaasuissa.

Vaihemuutoksen aikana lämpökapasiteetti hyppää. Itse faasisiirtymän lähellä oleva lämpökapasiteetti pyrkii äärettömään, koska faasisiirtymän lämpötila pysyy vakiona lämmön muuttuessa.

Muistiinpanot

↑ Lämpökapasiteetti. BDT, 2016 .
↑ Bulidorova G.V. ja muut , Fysikaalinen kemia, kirja. 1, 2016 , s. 41.
↑ Artemov A. V. , Fysikaalinen kemia, 2013 , s. neljätoista.
↑ Ippolitov E. G. et ai. , Physical Chemistry, 2005 , s. kaksikymmentä.
↑ Sivukhin D.V. , Termodynamiikka ja molekyylifysiikka, 2006 , s. 65.
↑ Sivukhin D.V. , Termodynamiikka ja molekyylifysiikka, 2006 , s. 66.
↑ 1 2 Lifshits E. M. , Lämpökapasiteetti, 1992 .
↑ Belov G.V. , Termodynamiikka, osa 1, 2017 , s. 94.
↑ E. M. Lifshits , Lämpökapasiteetti, 1976 .
↑ Bazarov I.P. , Termodynamiikka, 2010 , s. 39.
↑ Borshchevsky A. Ya., Physical chemistry, osa 1, 2017 , s. 115.
↑ Kubo R. , Thermodynamics, 1970 , s. 22.
↑ N. M. Belyaev , Thermodynamics, 1987 , s. 5.
↑ 1 2 Nikerov. V. A. Fysiikka: oppikirja ja työpaja akateemisille perustutkinto-opiskelijoille. - Yurayt, 2015. - S. 127-129. — 415 s. - ISBN 978-5-9916-4820-2 .
↑ 1 2 Ilyin V. A. Fysiikka: oppikirja ja työpaja soveltavaa kandidaatin tutkintoa varten. - Yurayt, 2016. - S. 142-143. — 399 s. - ISBN 978-5-9916-6343-4 .

Kirjallisuus

Artemov A. V. Fysikaalinen kemia. - M . : Akatemia, 2013. - 288 s. - (Kandidaatintutkinto). — ISBN 978-5-7695-9550-9 .
Bazarov I. P. [www.libgen.io/book/index.php?md5=85124A004B05D9CD4ECFB6106E1DD560 Termodynamiikka]. - 5. painos - SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2010. - 384 s. - (Oppikirjat yliopistoille. Erikoiskirjallisuus). - ISBN 978-5-8114-1003-3 . (linkki ei saatavilla)
Belov G. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=8E73E5B941B5841BAE1F74E200306649 Termodynamiikka. Osa 1]. — 2. painos, korjattu. ja ylimääräistä - M. : Yurayt, 2017. - 265 s. — (kandidaatti. Akateeminen kurssi). - ISBN 978-5-534-02731-0 . (linkki ei saatavilla)
Belyaev N. M. [libgen.io/book/index.php?md5=bbaf63a616d5d3fa315ef65659841880 Termodynamiikka]. - Kiova: Vishcha-koulu, 1987. - 344 s.
Borshchevsky A. Ya. [www.libgen.io/book/index.php?md5=A5B4FC1FCDA96540A34A61CBFEB2DD8D Fysikaalinen kemia. Osa 1 verkossa. Yleinen ja kemiallinen termodynamiikka]. — M. : Infra-M, 2017. — 868 s. — (Korkeakoulutus: kandidaatin tutkinto). — ISBN 978-5-16-104227-4 . (linkki ei saatavilla)
G. V. Bulidorova , Yu. G. Galyametdinov , Kh. M. Yaroshevskaya , V. P. Barabanov Fysikaalinen kemia. Kirja 1. Kemiallisen termodynamiikan perusteet. Vaiheen tasapainot. — M .: KDU; Yliopistokirja, 2016. - 516 s. - ISBN 978-5-91304-600-0 .
Ippolitov E. G., Artemov A. V., Batrakov V. V. Fysikaalinen kemia / Toim. E. G. Ippolitova. - M . : Akatemia, 2005. - 448 s. — (Ammatillinen korkeakoulutus). — ISBN 978-5-7695-1456-6 .
Kubo R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=800842C9CC74ADB4CC04B0BE82BB1BF7 Termodynamiikka]. - M . : Mir, 1970. - 304 s. (linkki ei saatavilla)
Lifshits E. M. Lämpökapasiteetti // Physical Encyclopedia / Toim. A. M. Prokhorov . - M . : Great Soviet Encyclopedia , 1992. - T. 5. - S. 77–78.
Lifshits E. M. Lämpökapasiteetti // Great Soviet Encyclopedia / Toim. A. M. Prokhorov . – 3. painos. - M . : Great Soviet Encyclopedia , 1976. - T. 25. - S. 451.
Sivukhin DV Yleinen fysiikan kurssi. - 5. painos, tarkistettu. - M . : Fizmatlit , 2006. - T. II. Termodynamiikka ja molekyylifysiikka. — 544 s. - ISBN 5-9221-0601-5 .
Lämpökapasiteetti // Suuri venäläinen tietosanakirja. - M . : Suuri venäläinen tietosanakirja , 2016. - T. 32. - S. 54.