Värmekapacitet

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 30 april 2022; kontroller kräver 6 redigeringar .
Värmekapacitet
Dimensionera L 2 MT− 2 Θ− 1
Enheter
SI J/K
GHS erg/K
Anteckningar
Skalär

Värmekapacitet  - mängden värme som absorberas (frigörs) av kroppen i processen för uppvärmning (kylning) med 1 kelvin . Närmare bestämt är värmekapacitet en fysisk storhet , definierad som förhållandet mellan mängden värme som absorberas/frigörs av ett termodynamiskt system med en oändligt liten förändring i dess temperatur , och storleken på denna förändring [1] [2] [3] [ 4] [5] :

En liten mängd värme betecknas (snarare än ) för att betona att detta inte är en differential av tillståndsparametern (till skillnad från till exempel från ), utan en funktion av processen . Därför är värmekapaciteten ett kännetecken för övergångsprocessen mellan två tillstånd i ett termodynamiskt system [6] , vilket beror på processens väg (till exempel på att utföra den vid en konstant volym eller konstant tryck ) [7 ] [8] , och om metoden för uppvärmning/kylning ( kvasistatisk eller icke-statisk) [7] [9] . Otydligheten i definitionen av värmekapacitet [10] elimineras i praktiken genom att välja och fastställa vägen för en kvasistatisk process (det föreskrivs vanligtvis att processen sker vid ett konstant tryck som är lika med atmosfärstryck). Med ett entydigt val av processen blir värmekapaciteten en tillståndsparameter [11] [12] och en termofysisk egenskap hos det ämne som bildar det termodynamiska systemet [13] .


Specifik, molär och volumetrisk värmekapacitet

Uppenbarligen, ju större kroppens massa är, desto mer värme krävs för att värma den, och kroppens värmekapacitet är proportionell mot mängden ämne som finns i den. Mängden av ett ämne kan karakteriseras av massa eller antal mol. Därför är det bekvämt att använda begreppen specifik värmekapacitet (värmekapacitet per massaenhet av en kropp):

och molär värmekapacitet (värmekapacitet för en mol av ett ämne):

var  är mängden materia i kroppen;  - kroppsmassa;  - molär massa. Molar och specifik värmekapacitet är relaterad till förhållandet [14] [15] .

Volumetrisk värmekapacitet (värmekapacitet per volymenhet av en kropp):

Värmekapacitet för olika processer och materiatillstånd

Begreppet värmekapacitet definieras både för ämnen i olika aggregationstillstånd ( fasta ämnen , vätskor , gaser ) och för ensembler av partiklar och kvasipartiklar (inom metallfysik talar man till exempel om värmekapaciteten hos en elektrongas ).

Värmekapacitet för en idealisk gas

Värmekapaciteten hos ett system av icke-interagerande partiklar (till exempel en idealgas) bestäms av antalet frihetsgrader för partiklarna.

Molär värmekapacitet vid konstant volym:

där ≈ 8,31 J/(mol·K) är den universella gaskonstanten ,  är antalet frihetsgrader för molekylen [14] [15] .

Den molära värmekapaciteten vid konstant tryck är relaterad till Mayers förhållande :

Värmekapacitet för kristaller

Det finns flera teorier om värmekapaciteten hos en fast kropp:

Temperaturberoende

Med en ökning av temperaturen ökar värmekapaciteten i kristaller och förändras praktiskt taget inte i vätskor och gaser.

Under en fasövergång sker ett hopp i värmekapaciteten. Värmekapaciteten nära själva fasövergången tenderar till oändlighet, eftersom temperaturen på fasövergången förblir konstant när värmen ändras.

Anteckningar

  1. ↑ Värmekapacitet. BDT, 2016 .
  2. ↑ Bulidorova G.V. och andra , Fysikalisk kemi, bok. 1, 2016 , sid. 41.
  3. ↑ Artemov A. V. , Physical Chemistry, 2013 , sid. fjorton.
  4. ↑ Ippolitov E. G. et al. , Physical Chemistry, 2005 , sid. tjugo.
  5. ↑ Sivukhin D.V. , Thermodynamics and molecular physics, 2006 , sid. 65.
  6. ↑ Sivukhin D.V. , Thermodynamics and molecular physics, 2006 , sid. 66.
  7. ↑ 1 2 Lifshits E. M. , Värmekapacitet, 1992 .
  8. ↑ Belov G.V. , Thermodynamics, del 1, 2017 , sid. 94.
  9. ↑ E. M. Lifshits , Värmekapacitet, 1976 .
  10. ↑ Bazarov I.P. , Thermodynamics, 2010 , sid. 39.
  11. ↑ Borshchevsky A. Ya., Physical chemistry, vol. 1, 2017 , sid. 115.
  12. ↑ Kubo R. , Thermodynamics, 1970 , sid. 22.
  13. ↑ N. M. Belyaev , Thermodynamics, 1987 , sid. 5.
  14. ↑ 1 2 Nikerov. V. A. Fysik: lärobok och workshop för akademiska studenter. - Yurayt, 2015. - S. 127-129. — 415 sid. - ISBN 978-5-9916-4820-2 .
  15. ↑ 1 2 Ilyin V. A. Fysik: lärobok och verkstad för tillämpad kandidatexamen. - Yurayt, 2016. - S. 142-143. — 399 sid. - ISBN 978-5-9916-6343-4 .

Litteratur