Сборник задач по физике Курс лекций по физике Оптика Кинематика Теплопроводность Форумы портала как спарсить parsing.center.

Лекции по физике теория газов

Значения теплоемкостей колеблются в довольно широких пределах. Кроме того, теплоемкости всех тел, как правило, уменьшаются с падением температуры и при температурах, близких к абсолютному нулю, принимают ничтожно малые значения.

Вещество

Удельная теплоемкость
Дж/(кг·град)

Вещество

Удельная

Алмаз (20°С)

500

Железо (0 - 400°С)

457

Алюминий (0 - 200°С)

920

Золото (0 - 500°С)

130

Ацетон

2180

Керосин (20 - 100°С)

2100

Бензин

1400 - 2100

Кирпич

840

Бетон

880

Медь

390

Вода (10 - 100°С)

4180

Олово

230

Вода морская (20°С)

3940

Пробка

2050

Водяной пар (100°С)

2140

Ртуть (0 -300°С)

138

Воздух (20°С)

1009

Свинец

130

Дерево

2400

Серебро

235

Железо (0 - 400°С)

457

Спирт этиловый (0 - 100°С)

2430

Золото (0 - 500°С)

130

Сталь, чугун

460 - 520

Керосин (20 - 100°С)

2100

Стекло (0 - 100°С)

700 - 800

Различие между теплоемкостями воды и почвы является одной из причин, определяющих разницу между морским и континентальным климатом. Обладая примерно в пять раз большей теплоемкостью, чем почва, вода медленно нагревается и так же медленно отдает свое тепло.

В самом общем случае для произвольного тела его теплоемкость может зависеть от параметров состояния этого тела, например, от его температуры или объема. Очевидно, что теплоемкость термодинамической системы изменяется при изменении количества вещества в ней. Для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, их теплоемкость пропорциональна количеству вещества. Это позволяет ввести для описания свойств тела удельную теплоемкость:

Формула 2.56 (2.56)

и, соответственно, молярную теплоемкость:

Формула 2.57 (2.57)

где: - масса тела, - количество вещества в нем.

Молярная теплоемкость — теплоемкость 1 моля данного вещества. Единицы измерения — Дж/(моль К).

Эти теплоемкости связаны между собой через молярную массу следующим соотношением:

Формула 2.58. (2.58)

Теплоемкость, так же как и количество переданной телу теплоты, зависит от того, каким образом, а точнее при осуществлении какого процесса, теплота передавалась этому телу.

Эти результаты указывают, в частности, на то, что теплоемкость газов не зависит от температуры. Эксперименты показали, что при низких и высоких температурах поведение теплоемкости многих газов (особенно многоатомных) может заметно отличаться от поведения, предписываемого классической теорией. Так, например, теплоемкость водорода, равная при обычных (комнатных) температурах (5/2)R, снижается до (3/2)R при температурах ниже 100К, т.е. при этих температурах водород начинает вести себя как одноатомный газ. Экспериментально установлено также, что теплоемкости всех тел стремятся к нулю при приближении температуры к абсолютному нулю.

Адиабатический процесс

 Это процесс, при котором отсутствует теплообмен () между системой и окружающей средой. К адиабатическим можно отнести все быстропротекающие процессы.

  Из ПНТ () для адиабатического процесса следует, что

 ,  (20)

т.е. внешняя работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии системы. Учитывая, что , найдем работу адиабатического расширения газа от объема V1 до V2 ( при этом температура газа уменьшается от Т1 до Т2):

 . (21)

 Можно показать, что для адиабатического процесса 

 . (22)

Это уравнение называют уравнением адиабаты, g=СP/CV=(i+2)/i - показатель адиабаты, i – число степеней свободы молекулы газа.

На диаграмме PV линия, изображающая адиабатический процесс, называется адиабатой (рис.6.). Так как g > 1, то адиабата идет круче, чем

изотерма, уравнение которой PV=const. Процесс 3-1-2 соответствует адиабатическому расширению газа. В этом случае , dU<0. Обратный процесс 2-1-3 соответствует адиабатическому сжатию газа. В этом случае , dU>0.

Теплопроводность. Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц называется теплопроводностью. Процесс теплопередачи не сопровождается переносом вещества. Различные вещества имеют различную теплопроводность. Наименьшей теплопроводностью обладает вакуум (пустота), так как в нем нет частиц, которые могли бы обмениваться энергией. Чем меньше частиц в веществе, тем меньше его теплопроводность (газы).
На главную