Теплопроводность горных пород и минералов, их плотность и теплоемкость

Нагрев проводников и аппаратов при коротком замыкании

Удельная, молярная и объёмная теплоёмкости

Основные статьи: Удельная теплоёмкость, Молярная теплоёмкость и Объёмная теплоёмкость

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

и молярной теплоёмкости (теплоёмкости одного моля вещества):

Cμ=Cν,{displaystyle C_{mu }={C over nu },}

где ν=mμ{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 Cμ=cμ{displaystyle C_{mu }=cmu }.

Объёмная теплоёмкость (теплоёмкость единицы объёма тела):

C′=CV.{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).

Основная статья: Теплоёмкость идеального газа

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

Молярная теплоёмкость при постоянном объёме:

CV=dUdT=i2R,{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 .

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении связана с CV{displaystyle C_{V}} соотношением Майера:

CP=CV+R=i+22R.{displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} over 2}R.}

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.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий