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.
