Capacitate termica

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 30 aprilie 2022; verificările necesită 6 modificări .

Capacitate termica
$C={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} T))$
Dimensiune	L 2 MT− 2 Θ− 1
Unități
SI	J/K
GHS	erg/K
Note
Scalar

Capacitate de căldură - cantitatea de căldură absorbită (eliberată) de organism în procesul de încălzire (răcire) cu 1 kelvin . Mai exact, capacitatea termică este o mărime fizică , definită ca raportul dintre cantitatea de căldură absorbită/eliberată de un sistem termodinamic cu o modificare infinitezimală a temperaturii acestuia , și mărimea acestei modificări [1] [2] [3] [ 4] [5] : $\delta Q$ $T$ $\mathrm {d} T$

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

Se notează o cantitate mică de căldură (mai degrabă decât ) pentru a sublinia că aceasta nu este o diferență a parametrului de stare (spre deosebire, de exemplu, de ), ci o funcție a procesului . Prin urmare, capacitatea termică este o caracteristică a procesului de tranziție între două stări ale unui sistem termodinamic [6] , care depinde de traseul procesului (de exemplu, de desfășurarea acestuia la un volum constant sau presiune constantă ) [7] ] [8] , și asupra metodei de încălzire/răcire ( cvasi -static sau nonstatic) [7] [9] . Ambiguitatea în definirea capacității termice [10] este eliminată în practică prin alegerea și fixarea traseului unui proces cvasistatic (se prevede de obicei că procesul are loc la o presiune constantă egală cu presiunea atmosferică). Cu o alegere neechivocă a procesului, capacitatea termică devine un parametru de stare [11] [12] și o proprietate termofizică a substanței care formează sistemul termodinamic [13] . $\delta Q$ $\mathrm {d} Q$ $\mathrm {d} T$

Capacități termice specifice, molare și volumetrice

Evident, cu cât masa corpului este mai mare, cu atât este necesară mai multă căldură pentru a-l încălzi, iar capacitatea termică a corpului este proporțională cu cantitatea de substanță conținută în acesta. Cantitatea de substanță poate fi caracterizată prin masă sau prin numărul de moli. Prin urmare, este convenabil să folosiți conceptele de capacitate termică specifică (capacitate termică pe unitatea de masă a unui corp):

c={C\peste m)

și capacitatea de căldură molară (capacitatea de căldură a unui mol dintr-o substanță):

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

unde este cantitatea de materie din corp; - masa corpului; - Masă molară. Capacitățile termice molare și specifice sunt legate de raportul [14] [15] . ${\ displaystyle \ nu = {m \ peste \ mu )}$ $m$ $\mu$ $C_{\mu }=c\mu$

Capacitate termică volumetrică (capacitate termică pe unitatea de volum a unui corp):

C'={C \over V}.

Capacitate termică pentru diferite procese și stări ale materiei

Conceptul de capacitate termică este definit atât pentru substanțe în diferite stări de agregare ( solide , lichide , gaze ), cât și pentru ansambluri de particule și cvasiparticule (în fizica metalelor, de exemplu, se vorbește despre capacitatea de căldură a unui gaz electronic ).

Capacitatea termică a unui gaz ideal

Capacitatea termică a unui sistem de particule care nu interacționează (de exemplu, un gaz ideal) este determinată de numărul de grade de libertate ale particulelor.

Capacitatea termică molară la volum constant:

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

unde ≈ 8,31 J/(mol·K) este constanta universală a gazului , este numărul de grade de libertate ale moleculei [14] [15] . $R$ $i$

Capacitatea de căldură molară la presiune constantă este legată de relația lui Mayer : $CV$

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

Capacitatea termică a cristalelor

Există mai multe teorii privind capacitatea termică a unui corp solid:

Legea Dulong-Petit și legea Joule-Kopp . Ambele legi sunt derivate din concepte clasice și sunt valabile cu o anumită precizie numai pentru temperaturi normale (de la aproximativ 15 °C la 100 °C).
Teoria cuantică a capacităților termice a lui Einstein . Prima aplicare a legilor cuantice la descrierea capacității termice.
Teoria cuantică a capacităților termice ale lui Debye . Conține cea mai completă descriere și este de acord cu experimentul.

Dependența de temperatură

Odată cu creșterea temperaturii, capacitatea de căldură crește în cristale și practic nu se modifică în lichide și gaze.

În timpul unei tranziții de fază, are loc un salt în capacitatea de căldură. Capacitatea termică în apropierea tranziției de fază în sine tinde spre infinit, deoarece temperatura tranziției de fază rămâne constantă pe măsură ce căldura se schimbă.

Note

↑ Capacitatea termică. BDT, 2016 .
↑ Bulidorova G.V. și alții , Chimie fizică, carte. 1, 2016 , p. 41.
↑ Artemov A. V. , Chimie fizică, 2013 , p. paisprezece.
↑ Ippolitov E. G. și colab. , Physical Chemistry, 2005 , p. douăzeci.
↑ Sivukhin D.V. , Termodinamică și fizică moleculară, 2006 , p. 65.
↑ Sivukhin D.V. , Termodinamică și fizică moleculară, 2006 , p. 66.
↑ 1 2 Lifshits E. M. , Capacitate termică, 1992 .
↑ Belov G.V. , Termodinamică, partea 1, 2017 , p. 94.
↑ E. M. Lifshits , Capacitate termică, 1976 .
↑ Bazarov I.P. , Termodinamică, 2010 , p. 39.
↑ Borshchevsky A. Ya., Physical chemistry, vol. 1, 2017 , p. 115.
↑ Kubo R. , Termodinamică, 1970 , p. 22.
↑ N. M. Belyaev , Termodinamică, 1987 , p. 5.
↑ 1 2 Nikerov. V. A. Fizică: manual și atelier pentru studenții universitari. - Yurayt, 2015. - S. 127-129. — 415 p. - ISBN 978-5-9916-4820-2 .
↑ 1 2 Ilyin V. A. Fizică: manual și atelier pentru diplomă de licență aplicată. - Yurayt, 2016. - S. 142-143. — 399 p. - ISBN 978-5-9916-6343-4 .

Literatură

Artemov A. V. Chimie fizică. - M . : Academia, 2013. - 288 p. - (Licențiat). — ISBN 978-5-7695-9550-9 .
Bazarov I. P. [www.libgen.io/book/index.php?md5=85124A004B05D9CD4ECFB6106E1DD560 Termodinamică]. - a 5-a ed. - SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2010. - 384 p. - (Manuale pentru universităţi. Literatură specială). - ISBN 978-5-8114-1003-3 . (link indisponibil)
Belov G. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=8E73E5B941B5841BAE1F74E200306649 Termodinamică. Partea 1]. — Ed. a II-a, corectată. si suplimentare - M. : Yurayt, 2017. - 265 p. — (Licenţă. Curs academic). - ISBN 978-5-534-02731-0 . (link indisponibil)
Belyaev N. M. [libgen.io/book/index.php?md5=bbaf63a616d5d3fa315ef65659841880 Termodinamică]. - Kiev: școala Vishcha, 1987. - 344 p.
Borshchevsky A. Ya. [www.libgen.io/book/index.php?md5=A5B4FC1FCDA96540A34A61CBFEB2DD8D Chimie fizică. Volumul 1 online. Termodinamica generala si chimica]. — M. : Infra-M, 2017. — 868 p. — (Învățământ superior: diplomă de licență). — ISBN 978-5-16-104227-4 . (link indisponibil)
G. V. Bulidorova , Yu. G. Galyametdinov , Kh. M. Yaroshevskaya , V. P. Barabanov Chimie Fizica. Cartea 1. Fundamentele termodinamicii chimice. Echilibre de fază. — M. : KDU; Carte universitară, 2016. - 516 p. - ISBN 978-5-91304-600-0 .
Ippolitov E. G., Artemov A. V., Batrakov V. V. Chimie fizică / Ed. E. G. Ippolitova. - M . : Academia, 2005. - 448 p. — (Învățămînt profesional superior). — ISBN 978-5-7695-1456-6 .
Kubo R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=800842C9CC74ADB4CC04B0BE82BB1BF7 Termodinamică]. - M . : Mir, 1970. - 304 p. (link indisponibil)
Lifshits E. M. Capacitate termică // Enciclopedia fizică / Ed. A. M. Prohorov . - M . : Marea Enciclopedie Sovietică , 1992. - T. 5. - S. 77–78.
Lifshits E. M. Capacitate termică // Marea Enciclopedie Sovietică / Ed. A. M. Prohorov . — ediția a 3-a. - M . : Marea Enciclopedie Sovietică , 1976. - T. 25. - S. 451.
Sivukhin DV Curs general de fizică. - ediția a 5-a, revizuită. - M . : Fizmatlit , 2006. - T. II. Termodinamica si fizica moleculara. — 544 p. - ISBN 5-9221-0601-5 .
Capacitate termică // Marea enciclopedie rusă. - M . : Marea Enciclopedie Rusă , 2016. - T. 32. - P. 54.