41150

Изобарная и изохорная теплоемкости

Лекция

Физика

3 где индекс х обозначает условия протекания процесса подвода теплоты – индекс указывает при каких условиях подводится теплота: при постоянном давлении или при постоянном объеме.2 то можно предположить что поскольку при постоянном объеме внешняя теплота равна изменению внутренней энергии а при постоянном давлении – изменению теплосодержания рабочего тела то в общем случае это должны быть разные количества теплоты. Другими словами количество теплоты для увеличения температуры на 1 градус при постоянном давлении будет отличаться от...

Русский

2013-10-23

80 KB

67 чел.

Дополнение к Лекциям №№3,4.

Д3.1. Изобарная и изохорная теплоемкости.

Запишем уравнения Первого начала термодинамики для изохорного и изобарного процессов:

, если     и                (Д.1)

, если  и                 (Д.2)

, если                                (Д.2,а)

С другой стороны, исходя из определения теплоемкости (п.2.4) с учетом (Д.1, Д.2) можно записать:

  ,                   (Д.3)

где индекс х обозначает условия протекания процесса (подвода теплоты) – индекс указывает, при каких условиях подводится теплота: при постоянном давлении или при постоянном объеме.

Т.е. если сравнить (Д.1) и (Д.2), то можно предположить, что, поскольку при постоянном объеме внешняя теплота равна изменению внутренней энергии, а при постоянном давлении –  изменению теплосодержания рабочего тела, то в общем случае это должны быть разные количества теплоты. Другими словами, количество теплоты для увеличения температуры на 1 градус при постоянном давлении будет отличаться от количества теплоты, которое необходимо подвести при постоянном объеме, чтобы добиться такого же возрастания температуры (т.е. на 1 градус).    

Для наглядности рассмотрим процесс передачи теплоты рабочему телу (газу), находящемуся в цилиндре под поршнем:

а) поршень закреплен неподвижно б) поршень имеет возможность перемещаться: газ совершает работу против внешних сил

В обоих случаях под поршнем находится один и тот же газ, у которого  в результате подвода теплоты температура повышается на одно то же количество градусов Т. Из рисунка понятно, что:

-  в случае (а) теплота «расходуется» только на увеличение внутренней энергии газа (при этом температура растет);

- в случае (б) теплота «расходуется» на увеличение внутренней энергии газа и работу газа против внешних сил;  в случае (б) теплота «расходуется» на увеличение теплосодержания газа (температура тоже возрастает как и в случае (а) на то же Т ).    

Действительно, сопоставление экспериментальных данных по теплоемкости, измеренной для одного и того же вещества при постоянном объеме и при постоянном давлении, показывает, что эти величины отличаются друг от друга.                     

Обозначается теплоемкость:

- измеренная при постоянном объеме  (изохорная):    ,     Дж/(кг К);

- измеренная при постоянном давлении (изобарная):  ,     Дж/(кг К).

Д3.2. Массовая и объемная теплоемкость.

Количество теплоты, которое изменяет температуру вещества на 1 К и отнесенное к единице массы вещества, называется  удельной массовой теплоемкостью.

                                                                             ,       Дж/(кг К).

                                                                                    

Количество теплоты, которое изменяет температуру вещества на 1 К и отнесенное к единице объема вещества, называется  удельной объемной теплоемкостью.

                                                                             ,       Дж/(кг К).

Изохорная и изобарная теплоемкости могут быть как массовой, так и объемной.                                                                                     

Д3.3. Молярная теплоемкость.

Так как масса вещества может измеряться и в молях (киломолях), то и теплоемкость может быть отнесена к 1 киломолю. Такая теплоемкость называется молярной. Обозначается  как (сх). Из сказанного выше относительно экспериментального определения теплоемкости (при постоянном давлении или постоянном объеме) ясно, что молярная теплоемкость также может быть изобарной или изохорной.

Перевод молярной теплоемкости в массовую выполняется по формуле:

        

                                        

Д3.3. Теплоемкость идеального газа.

В ПРИМЕЧАНИИ 2 после п.4.2.3 (Лекция 4) выведено  уравнение Майера:

,      (Д.4)

или для молярной теплоемкости 

    

Для изохорного процесса (см.Д.1):

                                                   (Д.5)

Для идеального газа внутренняя энергия представляет собой сумму кинетических энергий поступательного движения частиц. Средняя величина кинетической энергии одной частицы равна . Если умножить эту величину на число всех частиц в 1 киломоле (, то получим для идеального газа

          (Д.6)

Принимая во внимание (Д.5) получим:

           (Д.7)

А так как , то       

Полученное выражение подходит для одноатомных газов, т.к. исходной посылкой явились выражения (Д.6, Д.7).

Для двухатомных газов те же соотношения будут иметь вид

                                 

 


Теплота

Теплота

V = const

p = const

М, кг

Q

Q

 V, м3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52357. «Бонапартистський переворот» 1851 р. і встановлення Другої імперії 66.5 KB
  МЕТА: Визначити особливості розвитку Франції в період Другої імперії. атлас сигнальні картки картки для індивідуальної роботи схема Результати плебісциту у Франції в період Другої імперії картка з основними положеннями Конституції 1852 р. брошура Останній монарх Франції портрет Наполеона ІІІ. Охарактеризувати Червневе повстання у Франції 1848 р.
52358. Види вправ по відпрацюванню навичок способу читання, швидкості, правильності та виразності 619.5 KB
  Вправи на тренування чіткої вимови, розвиток уваги до слова та його частин сприяють поліпшенню правильності читання на розвиток. Завдання на розвиток периферичного зору, вдосконалення здатності передбачати наступні літери, слова формують вміння швидко читати тощо.
52359. This Magic World of Books 81.5 KB
  Цілі: практична: узагальнити та закріпити лексикограматичний матеріал Pssive Voice Present Perfect; тренувати учнів в аудіюванні та читанні; формувати навички діалогічного та монологічного мовлення у парній та груповій роботі; практикувати учнів в письмі; розвивальна: розвивати мовну здогадку та мовленнєву реакцію учнів вміння характеризувати літературних героїв; довготривалу та оперативну пам'ять; стимулювати логічне мислення уяву; розширювати загальний світогляд; виховна: виховувати...
52360. Книги в нашому житті 52 KB
  Today we are going to talk about the role of books in the people’s life, and about people who write books. We want to listen to your opinions about reading, about your favourite books, and their authors. I hope you will be energetic and active.
52361. Books in our life. Libraries in Ukraine 43 KB
  Objectives: to give some information about libraries in Ukraine; to develop communicative abilities of pupils; to practice pupils in speaking, reading, writing.
52362. Books in our life 771 KB
  Good afternoon, pupils and guests! Im glad to see you. Look at the screen and you can easily guess the topic of our lesson. “Reading makes a full man”, said Francis Bacon. Do you agree with him? Have you guessed the topic of the lesson? So, the topic is “Books in our life”.
52363. BOOKS ARE OUR FRIENDS. THE BIOGRAPHY OF M. TWAIN 42.5 KB
  You are right. They are books and the name of our lesson is “Books are our Friends”. The motto of the lesson is “The more we read, the more we know”. The main task of our lesson is to summarize the information you have learnt about books. Well practice the word that you have learnt in the previous lessons, listen to the text about Mark Twain and speak on it, enjoy the time of our communication and learning.)
52364. Продолжение Национально-освободительной борьбы в 1648-1649гг 83.5 KB
  Какая личная трагедия была у гетмана Хмельницкого Помог ли ему польский король Учитель. К войску Хмельницкого присоединились реестровые войска крестьяне ополяченные украинские шляхтичи – Иван Выговский Мрозовицкий Морозенко братья Нечай Иван Богун и другие. Когда поляки пришли к Пиляве то увидели лагерь Хмельницкого. Полякам не удалось хорошо разместиться и после одной и второй неудачных военных попыток против Хмельницкого потеряли смелость и военную удачу.
52365. Розгортання національно-визвольної боротьби в 1648-1649 роках 77 KB
  Методи: розповідь учителя відкритий мікрофон снігова куля робота з підручником джерелами бесіда. Робота з епіграфом. Робота з картою Завдання: Користуючись картою визначте напрямок руху повстанської армії після перемоги під Корсунем. Робота з посібником Буштрук О.