مقدار گرمایی که با دریافت آن دمای بدن یک درجه افزایش می یابد، ظرفیت گرمایی نامیده می شود. طبق این تعریف.

ظرفیت گرمایی در واحد جرم نامیده می شود خاصظرفیت گرمایی ظرفیت گرمایی در هر مول نامیده می شود مولرظرفیت گرمایی

بنابراین ظرفیت گرمایی از طریق مفهوم مقدار گرما تعیین می شود. اما دومی، مانند کار، به فرآیند بستگی دارد. این بدان معنی است که ظرفیت گرمایی نیز به فرآیند بستگی دارد. انتقال گرما - برای گرم کردن بدن - در شرایط مختلف امکان پذیر است. با این حال، در شرایط مختلف، افزایش یکسان در دمای بدن به مقادیر متفاوتی از گرما نیاز دارد. در نتیجه، اجسام را می‌توان نه با یک ظرفیت گرمایی، بلکه با تعداد بی‌شماری مشخص کرد (به همان تعداد که می‌توان به انواع فرآیندهایی که در آن انتقال حرارت رخ می‌دهد فکر کرد). اما در عمل معمولاً از تعریف دو ظرفیت گرمایی استفاده می کنند: ظرفیت گرمایی در حجم ثابت و ظرفیت گرمایی در فشار ثابت.

ظرفیت گرمایی بسته به شرایطی که بدن تحت آن گرم می شود - در حجم ثابت یا در فشار ثابت متفاوت است.

اگر گرم شدن جسم با حجم ثابتی اتفاق بیفتد، به عنوان مثال. dV= 0، سپس کار صفر است. در این صورت به بدن منتقل می شود گرما می آیدتنها با تغییر انرژی درونی آن، dQ= dEو در این حالت ظرفیت گرمایی برابر با تغییر انرژی داخلی است که دما به اندازه 1 K تغییر کند، یعنی.

.چون برای گاز
، آن
این فرمول ظرفیت گرمایی 1 مول از گاز ایده آل را تعیین می کند که مولر نامیده می شود. هنگامی که یک گاز با فشار ثابت گرم می شود، حجم آن تغییر می کند، گرمای وارد شده به بدن نه تنها برای افزایش انرژی داخلی آن، بلکه برای انجام کار نیز تغییر می کند. dQ= dE+ پی دی وی. ظرفیت گرمایی در فشار ثابت
.

برای یک گاز ایده آل PV= RTو بنابراین پی دی وی= RdT.

با در نظر گرفتن این موضوع، متوجه می شویم
نگرش
کمیتی مشخصه هر گاز است و با تعداد درجات آزادی مولکول های گاز تعیین می شود. بنابراین اندازه گیری ظرفیت گرمایی یک جسم راهی برای اندازه گیری مستقیم ویژگی های میکروسکوپی مولکول های تشکیل دهنده آن است.

اف
فرمول ظرفیت گرمایی یک گاز ایده آل تقریباً به درستی آزمایش را توصیف می کند، عمدتاً برای گازهای تک اتمی. با توجه به فرمول های به دست آمده در بالا، ظرفیت گرمایی نباید به دما بستگی داشته باشد. در واقع، تصویر نشان داده شده در شکل مشاهده شده است که به صورت تجربی برای گاز هیدروژن دو اتمی به دست آمده است. در بخش 1، گاز به عنوان یک سیستم از ذرات دارای درجات آزادی انتقالی در بخش 2 رفتار می کند، حرکت مرتبط با درجات آزادی چرخشی برانگیخته می شود و در نهایت، در بخش 3، دو درجه آزادی ظاهر می شود. مراحل روی منحنی با فرمول (2.35) مطابقت خوبی دارند، اما ظرفیت گرمایی بین آنها با دما افزایش می‌یابد، که مربوط به یک عدد متغیر غیرصحیح درجه آزادی است. این رفتار ظرفیت گرمایی نشان دهنده ناکافی بودن ایده گاز ایده آلی است که برای توصیف خواص واقعی یک ماده استفاده می کنیم.

رابطه بین ظرفیت حرارتی مولی و ظرفیت حرارتی ویژهبا= M s، جایی که s - گرمای ویژه، M - جرم مولی.فرمول مایر.

برای هر گاز ایده آل، رابطه مایر معتبر است:

، جایی که R ثابت گاز جهانی است، ظرفیت گرمایی مولی در فشار ثابت، ظرفیت گرمایی مولی در حجم ثابت است.

اکنون یک مشخصه ترمودینامیکی بسیار مهم به نام معرفی می کنیم ظرفیت گرمایی سیستم ها(به طور سنتی با حرف نشان داده می شود بابا شاخص های مختلف).

ظرفیت حرارتی - ارزش افزودنی، بستگی به مقدار ماده موجود در سیستم دارد. لذا معرفی هم می کنند ظرفیت گرمایی ویژه

و ظرفیت حرارتی مولی

از آنجایی که مقدار گرما تابع حالت نیست و به فرآیند بستگی دارد، ظرفیت گرمایی نیز به روش تامین گرما به سیستم بستگی دارد. برای درک این موضوع، قانون اول ترمودینامیک را به یاد بیاوریم. تقسیم برابری ( 2.4) به ازای افزایش اولیه دمای مطلق dT،ما رابطه را دریافت می کنیم

اصطلاح دوم همانطور که دیدیم به نوع فرآیند بستگی دارد. توجه داشته باشید که در مورد کلیسیستم غیر ایده آل، که از برهمکنش ذرات آن (مولکول ها، اتم ها، یون ها و غیره) نمی توان غفلت کرد (به عنوان مثال، § 2.5 زیر را ببینید، که گاز واندروالس را در نظر می گیرد)، انرژی داخلی نه تنها به دما بستگی دارد، اما و بر حجم سیستم. این با این واقعیت توضیح داده می شود که انرژی برهمکنش به فاصله بین ذرات برهم کنش بستگی دارد. هنگامی که حجم سیستم تغییر می کند، غلظت ذرات تغییر می کند، بر این اساس، میانگین فاصله بین آنها تغییر می کند و در نتیجه انرژی برهمکنش و کل انرژی داخلی سیستم تغییر می کند. به عبارت دیگر، در حالت کلی یک سیستم غیر ایده آل

بنابراین، در حالت کلی، عبارت اول را نمی توان به صورت یک مشتق کل نوشت. به عنوان مثال، برای یک فرآیند ایزوکوریک:

.

یا برای یک فرآیند ایزوباریک

مشتق جزئی موجود در این عبارت با استفاده از معادله وضعیت سیستم که به شکل نوشته شده محاسبه می شود. به عنوان مثال، در مورد خاص یک گاز ایده آل

این مشتق برابر است

.

ما دو مورد خاص مربوط به فرآیند افزودن گرما را در نظر خواهیم گرفت:

• حجم ثابت؛
• فشار ثابت در سیستم

در مورد اول، کار کنید dA = 0و ظرفیت گرمایی را بدست می آوریم C Vگاز ایده آل در حجم ثابت:

با در نظر گرفتن رزرو فوق، برای یک رابطه سیستم غیر ایده آل (2.19) باید به صورت زیر نوشته شود. نمای کلی

تعویض در 2.7در ، و در بلافاصله دریافت می کنیم:

.

برای محاسبه ظرفیت گرمایی یک گاز ایده آل با پدر فشار ثابت ( dp = 0) در نظر خواهیم گرفت که از معادله ( 2.8) از عبارت کار ابتدایی با تغییر بی نهایت کوچک در دما پیروی می کند

در نهایت می گیریم

با تقسیم این معادله بر تعداد مول های ماده در سیستم، یک رابطه مشابه برای ظرفیت های گرمایی مولی در حجم و فشار ثابت به دست می آوریم که به نام رابطه مایر

برای مرجع، ما یک فرمول کلی - برای یک سیستم دلخواه - اتصال ظرفیت گرمایی ایزوکوریک و ایزوباریک ارائه می کنیم:

عبارات (2.20) و (2.21) از این فرمول با جایگزین کردن عبارت انرژی داخلی یک گاز ایده آل در آن به دست می آیند. و با استفاده از معادله حالت آن (به بالا مراجعه کنید):

.

ظرفیت گرمایی یک جرم معین از یک ماده در فشار ثابت بیشتر از ظرفیت گرمایی در حجم ثابت است، زیرا بخشی از انرژی عرضه شده صرف انجام کار می شود و برای همان گرمایش نیاز به تامین گرمای بیشتری است. توجه داشته باشید که از (2.21) معنای فیزیکی ثابت گاز به شرح زیر است:

بنابراین، معلوم می شود که ظرفیت گرمایی نه تنها به نوع ماده، بلکه به شرایطی که تحت آن فرآیند تغییر دما رخ می دهد نیز بستگی دارد.

همانطور که می بینیم، ظرفیت گرمایی ایزوکوریک و همسان یک گاز ایده آل به دمای گاز برای مواد واقعی بستگی ندارد، این ظرفیت های گرمایی نیز به طور کلی به خود دما بستگی دارد تی.

ظرفیت حرارتی ایزوکوریک و ایزوباریک یک گاز ایده آل را می توان مستقیماً از آن به دست آورد تعریف کلی، اگر از فرمول های به دست آمده در بالا استفاده کنیم ( 2.7) و (2.10) برای مقدار گرمای دریافتی گاز ایده آلدر طی فرآیندهای مشخص شده

برای یک فرآیند ایزوکوریک، عبارت for C Vاز ( 2.7):

برای یک فرآیند ایزوباریک، عبارت for S pاز (2.10) به شرح زیر است:

برای ظرفیت های حرارتی مولیاین عبارات زیر را به دست می دهد

نسبت ظرفیت حرارتی برابر با توان آدیاباتیک است:

در سطح ترمودینامیکی نمی توان پیش بینی کرد مقدار عددی g; ما فقط با در نظر گرفتن خواص میکروسکوپی سیستم موفق به انجام این کار شدیم (به عبارت (1.19) و همچنین (نگاه کنید به) 1.28) برای مخلوطی از گازها). از فرمول‌های (1.19) و (2.24) پیش‌بینی‌های نظری برای ظرفیت‌های حرارتی مولی گازها و توان آدیاباتیک دنبال می‌شود.

گازهای تک اتمی (i=3):

گازهای دو اتمی (i=5):

گازهای چند اتمی (i=6):

داده های تجربی برای مواد مختلفدر جدول 1 آورده شده است.

جدول 1

واضح است که مدل سادهگازهای ایده آل عموماً خواص گازهای واقعی را به خوبی توصیف می کنند. لطفاً توجه داشته باشید که تصادف بدون در نظر گرفتن درجات ارتعاشی آزادی مولکول های گاز به دست آمده است.

ما همچنین مقادیر ظرفیت گرمایی مولی برخی از فلزات را در دمای اتاق. اگر شبکه کریستالی یک فلز را به صورت مجموعه منظمی از گلوله های جامد که توسط فنرها به توپ های همسایه متصل شده اند تصور کنیم، آنگاه هر ذره فقط می تواند در سه جهت ارتعاش کند. من می شمارم = 3و هر درجه از آزادی با جنبشی همراه است k V T/2و همان انرژی پتانسیل بنابراین، ذره کریستال دارای انرژی درونی (ارتعاشی) است k V T.با ضرب در عدد آووگادرو، انرژی داخلی یک مول را بدست می آوریم

مقدار ظرفیت گرمایی مولی از کجا می آید؟

(به دلیل ضریب کم انبساط حرارتی جامدات، آنها را متمایز نمی کنند با صو c v). رابطه داده شده برای ظرفیت گرمایی مولی جامدات نامیده می شود قانون دولونگ و پتیتو جدول تطابق خوبی را با مقدار محاسبه شده نشان می دهد

با آزمایش

در مورد تطابق خوب بین روابط داده شده و داده های تجربی، باید توجه داشت که فقط در یک محدوده دمایی خاص مشاهده می شود. به عبارت دیگر، ظرفیت گرمایی سیستم به دما بستگی دارد و فرمول های (2.24) دامنه محدودی دارند. بیایید ابتدا به شکل نگاه کنیم. 2.10 که وابستگی تجربی ظرفیت گرمایی را نشان می دهد با تلویزیونگاز هیدروژن از دمای مطلق تی.

برنج. 2.10. ظرفیت گرمایی مولی گاز هیدروژن H2 در حجم ثابت به عنوان تابعی از دما (داده های تجربی)

در زیر، برای اختصار، در مورد عدم وجود درجات خاصی از آزادی در مولکول ها در محدوده دمایی خاص صحبت می کنیم. اجازه دهید یک بار دیگر به شما یادآوری کنیم که آنچه واقعاً در مورد آن صحبت می کنیم موارد زیر است. به دلایل کوانتومی، سهم نسبی در انرژی داخلی گاز گونه های منفردحرکت واقعاً به دما بستگی دارد و در فواصل دمایی معین می تواند به قدری کوچک باشد که در یک آزمایش - که همیشه با دقت محدود انجام می شود - قابل توجه نباشد. نتیجه آزمایش به نظر می رسد که گویی این نوع حرکت وجود ندارد و هیچ درجه آزادی متناظری وجود ندارد. تعداد و ماهیت درجات آزادی توسط ساختار مولکول و سه بعدی بودن فضای ما تعیین می شود - آنها نمی توانند به دما بستگی داشته باشند.

سهم انرژی داخلی به دما بستگی دارد و می تواند اندک باشد.

در دمای پایین تر 100 Kظرفیت گرمایی

که نشان دهنده عدم وجود درجه آزادی چرخشی و ارتعاشی در مولکول است. سپس با افزایش دما، ظرفیت حرارتی به سرعت افزایش می یابد معنی کلاسیک

مشخصه یک مولکول دو اتمی با پیوند صلب که در آن درجه آزادی ارتعاشی وجود ندارد. در دماهای بالاتر 2000 Kظرفیت گرمایی یک جهش جدید به مقدار را نشان می دهد

این نتیجه نمایانگر درجات آزادی ارتعاشی است. اما همه اینها هنوز غیرقابل توضیح به نظر می رسد. چرا یک مولکول نمی تواند در دمای پایین بچرخد؟ و چرا ارتعاشات در یک مولکول فقط در زمان بسیار زیاد اتفاق می افتد دمای بالا? فصل قبل به بررسی کیفی مختصری از دلایل کوانتومی این رفتار پرداخت. و اکنون فقط می‌توانیم تکرار کنیم که کل موضوع به ویژه پدیده‌های کوانتومی برمی‌گردد که از دیدگاه فیزیک کلاسیک قابل توضیح نیستند. این پدیده ها در بخش های بعدی دوره به تفصیل مورد بحث قرار می گیرند.

اطلاعات تکمیلی

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Yavorsky B.M., Detlaf A.A. کتاب راهنمای فیزیک، علوم، 1977 - صفحه 236 - جدول دمای مشخصه "روشن" درجه آزادی ارتعاشی و چرخشی مولکول ها برای برخی. گازهای خاص;

اکنون به شکل 2.11، نشان دهنده وابستگی ظرفیت حرارتی مولی سه است عناصر شیمیایی(کریستال) بر روی دما. در دماهای بالا، هر سه منحنی به یک مقدار تمایل دارند

قانون مربوط به Dulong و Petit. سرب (Pb) و آهن (Fe) عملاً این مقدار ظرفیت حرارتی محدود کننده را در دمای اتاق دارند.

برنج. 2.11. وابستگی ظرفیت گرمایی مولی برای سه عنصر شیمیایی - بلورهای سرب، آهن و کربن (الماس) - به دما

برای الماس (C)، این دما هنوز به اندازه کافی بالا نیست. و در دماهای پایین، هر سه منحنی انحراف قابل توجهی از قانون Dulong و Petit نشان می دهند. این یکی دیگر از مظاهر خواص کوانتومی ماده است. معلوم شد که فیزیک کلاسیک در توضیح بسیاری از الگوهای مشاهده شده در دماهای پایین ناتوان است.

اطلاعات تکمیلی

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - J. de Boer مقدمه ای بر فیزیک مولکولیو ترمودینامیک، اد. IL، 1962 - صفحات 106-107، بخش اول، § 12 - سهم الکترون ها در ظرفیت گرمایی فلزات در دماهای نزدیک به صفر مطلق.

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. فیزیک بلدی؟ کتابخانه «کوانتوم»، شماره 82، علم، 1371ش. صفحه 132، سؤال 137: کدام اجسام دارای بیشترین ظرفیت گرمایی هستند (به پاسخ صفحه 151 مراجعه کنید).

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. فیزیک بلدی؟ کتابخانه «کوانتوم»، شماره 82، علم، 1371ش. صفحه 132، سؤال 135: در مورد گرم کردن آب در سه حالت جامد، مایع و بخار (برای پاسخ به صفحه 151 مراجعه کنید).

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - دایره المعارف فیزیکی. کالری سنجی. روش‌های اندازه‌گیری ظرفیت حرارتی توضیح داده شده است.

گرمای ویژه انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای 1 گرم از یک ماده خالص به میزان 1 درجه است. پارامتر به آن بستگی دارد ترکیب شیمیاییو حالت تجمع: گاز، مایع یا جامد. پس از افتتاح آن شروع شد دور جدیدتوسعه ترمودینامیک، علم گذرای انرژی که مربوط به گرما و عملکرد سیستم است.

به عنوان یک قاعده، ظرفیت حرارتی ویژه و ترمودینامیک پایه در ساخت استفاده می شودرادیاتورها و سیستم های طراحی شده برای خنک کردن خودروها، و همچنین در شیمی، مهندسی هسته ای و آیرودینامیک. اگر می خواهید بدانید ظرفیت گرمایی ویژه چگونه محاسبه می شود، مقاله پیشنهادی را بخوانید.

قبل از شروع مستقیم به محاسبه پارامتر، باید با فرمول و اجزای آن آشنا شوید.

فرمول محاسبه ظرفیت گرمایی ویژهدارای فرم زیر است:

• c = Q/(m*∆T)

آگاهی از مقادیر و نامگذاری نمادین آنها در محاسبات بسیار مهم است. با این حال، نه تنها شناخت آنها ضروری است ظاهر بصری، بلکه به وضوح معنی هر یک از آنها را درک کنید. محاسبه ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده با اجزای زیر نشان داده می شود:

ΔT نمادی است که نشان دهنده تغییر تدریجی دمای یک ماده است. نماد "Δ" دلتا تلفظ می شود.

ΔT = t2–t1، که در آن

• t1 - دمای اولیه؛
• t2 - دمای نهایی پس از تغییر.

m - جرم ماده مورد استفاده در هنگام گرم کردن (g).

Q – مقدار گرما (J/J)

بر اساس CR، معادلات دیگری را می توان استخراج کرد:

• Q = m * кp * ΔT - مقدار گرما.
• m = Q/cr*(t2 - t1) – جرم ماده؛
• t1 = t2–(Q/tp*m) – دمای اولیه؛
• t2 = t1+ (Q/tp*m) - دمای نهایی.

دستورالعمل برای محاسبه پارامتر

1. بگیر فرمول محاسبه: ظرفیت حرارتی = Q/(m*∆T)
2. داده های اصلی را یادداشت کنید.
3. آنها را در فرمول جایگزین کنید.
4. محاسبه را انجام دهید و نتیجه را بگیرید.

به عنوان مثال، بیایید یک ماده ناشناخته به وزن 480 گرم با دمای 15 درجه سانتیگراد را محاسبه کنیم که در نتیجه حرارت دادن (تامین 35 هزار ژول) به 250 درجه افزایش یافت.

طبق دستورالعمل های بالا، ما تولید می کنیم مراحل بعدی:

بیایید داده های اولیه را بنویسیم:

• Q = 35 هزار J;
• متر = 480 گرم؛
• ΔT = t2-t1 = 250-15 = 235 ºC.

فرمول را می گیریم، مقادیر را جایگزین می کنیم و حل می کنیم:

c=Q/(m*∆T)=35 هزار J/(480 g*235º)=35 هزار J/(112800 g*º)=0.31 J/g*º.

محاسبه

بیایید محاسبه را انجام دهیم سی پیآب و قلع تحت شرایط زیر:

• متر = 500 گرم؛
• t1 = 24ºC و t2 = 80ºC - برای آب؛
• t1 = 20ºC و t2 =180ºC - برای قلع؛
• Q = 28 هزار J.

ابتدا ΔT را برای آب و قلع تعیین می کنیم:

• ΔTv = t2-t1 = 80-24 = 56ºC
• ΔTo = t2–t1 = 180–20 = 160ºC

سپس ظرفیت گرمایی ویژه را پیدا می کنیم:

1. c=Q/(m*ΔTv)= 28 هزار ژول/(500 گرم *56 درجه سانتی گراد) = 28 هزار ژول/(28 هزار گرم*ºC) = 1 ژول بر گرم*º سانتی گراد.
2. c=Q/(m*ΔTo)=28 هزار ژول/(500 گرم*160ºC)=28 هزار ژول/(80 هزار گرم*ºC)=0.35 ژول بر گرم*ºC.

بنابراین، ظرفیت گرمایی ویژه آب 1 J/g *ºC و ظرفیت حرارتی قلع 0.35 J/g*ºC بود. از این می توان نتیجه گرفت که با مقدار برابر گرمای ورودی 28 هزار ژول، قلع سریعتر از آب گرم می شود، زیرا ظرفیت گرمایی آن کمتر است.

نه تنها گازها، مایعات و جامدات، بلکه محصولات غذایی نیز ظرفیت گرمایی دارند.

نحوه محاسبه ظرفیت حرارتی غذا

هنگام محاسبه ظرفیت توان معادله به شکل زیر خواهد بود:

с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908 *a)، که در آن:

• w – مقدار آب موجود در محصول؛
• p - مقدار پروتئین موجود در محصول؛
• f – درصد چربی؛
• ج – درصد کربوهیدرات؛
• a درصد اجزای معدنی است.

بیایید ظرفیت حرارتی پنیر خامه ای ویولا را تعیین کنیم. برای این کار می نویسیم مقادیر مورد نیازاز ترکیب محصول (وزن 140 گرم):

• آب - 35 گرم؛
• پروتئین - 12.9 گرم؛
• چربی - 25.8 گرم؛
• کربوهیدرات - 6.96 گرم؛
• اجزای معدنی - 21 گرم.

سپس با:

• с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908*a)=(4.180*35)+(1.711*12.9)+(1.928*25 .8 ) + (1.547*6.96)+(0.908*21)=146.3+22.1+49.7+10.8+19.1=248 kJ/kg*ºC.

همیشه به یاد داشته باشید که:

• فرآیند گرمایش فلز سریعتر از آب است سی پی 2.5 برابر کمتر؛
• در صورت امکان، در صورت اجازه شرایط، نتایج را به ترتیب بالاتر تبدیل کنید.
• برای بررسی نتایج، می توانید از اینترنت استفاده کنید و به ماده محاسبه شده نگاه کنید.
• در شرایط آزمایشی برابر، تغییرات دمایی قابل توجهی برای مواد با ظرفیت گرمایی ویژه پایین مشاهده خواهد شد.

وسایل و لوازم مورد استفاده در کار:

2. اوزان.

3. دماسنج.

4. کالری سنج.

6. بدن کالریمتری.

7. کاشی های خانگی.

هدف کار:

یاد بگیرید که به طور تجربی ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده را تعیین کنید.

I. مقدمه نظری.

هدایت حرارتی- انتقال گرما از قسمت‌های گرم‌تر بدن به قسمت‌هایی که حرارت کمتری دارند در نتیجه برخورد مولکول‌های سریع با مولکول‌های کند که در نتیجه مولکول‌های سریع بخشی از انرژی خود را به مولکول‌های کند منتقل می‌کنند.

تغییر انرژی درونی هر جسمی با جرم آن و تغییر دمای بدن نسبت مستقیم دارد.

DU = cmDT (1)
Q = cmDT (2)

کمیت c که وابستگی تغییر انرژی درونی بدن در حین گرم کردن یا سرد کردن را به نوع ماده و ماده مشخص می کند. شرایط خارجیتماس گرفت ظرفیت گرمایی ویژهبدن ها

(4)

مقدار C که وابستگی جسم به جذب گرما را مشخص می کند و برابر با نسبت مقدار گرمای وارد شده به بدن به افزایش دمای آن است، نامیده می شود. ظرفیت گرمایی بدن.

C = c × m. (5)
(6)
Q = CDT (7)

ظرفیت حرارتی مولی سانتی متر،مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن یک مول از یک ماده به میزان 1 کلوین است

سانتی متر = سانتی متر (8)
C m = (9)

ظرفیت گرمایی ویژه بستگی به ماهیت فرآیندی دارد که در آن گرم می شود.

معادله تعادل حرارتی

در هنگام تبادل گرما، مجموع مقادیر گرمایی که توسط تمام اجسامی که انرژی داخلی آنها کاهش می یابد، برابر است با مجموع مقادیر گرمای دریافتی توسط تمام اجسامی که انرژی داخلی آنها افزایش می یابد.

بخش SQ = دریافت SQ (10)

اگر اجسام یک سیستم بسته را تشکیل دهند و فقط تبادل گرما بین آنها اتفاق بیفتد، پس جمع جبریمقدار گرمای دریافتی و داده شده برابر با 0 است.

بخش SQ + دریافت SQ = 0.

مثال:

تبادل حرارت شامل یک جسم، یک کالری‌سنج و یک مایع است. بدن گرما می دهد، کالری سنج و مایع آن را دریافت می کنند.

Q t = Q k + Q f

Q t = c t m t (T 2 - Q)

Q k = c k m k (Q - T 1)

Q f = c f m f (Q - T 1)

جایی که Q(tau) دمای نهایی کلی است.

s t m t (T 2 -Q) = s به m تا (Q- T 1) + s f m f (Q- T 1)

s t = ((Q - T 1)*(s به m تا + s w m w)) / m t (T 2 - Q)

T = 273 0 + t 0 C

2. پیشرفت کار.

تمام توزین ها با دقت تا 0.1 گرم انجام می شود.

1. با وزن کردن جرم ظرف داخلی، کالری متر m 1 را تعیین کنید.

2. در ظرف داخلی کالریمتر آب بریزید، لیوان داخلی را با مایع ریخته شده وزن کنید.

3. جرم آب ریخته شده m = m تا - m 1 را تعیین کنید

4. ظرف داخلی کالری سنج را در قسمت بیرونی قرار داده و دمای اولیه آب T 1 را اندازه گیری کنید.

5. بدن آزمایش را از آب در حال جوش خارج کنید، به سرعت آن را به کالری سنج انتقال دهید، با تعیین T 2 - دمای اولیه بدن، برابر با دمای آب جوش است.

6. در حین هم زدن مایع در کالریمتر، صبر کنید تا افزایش دما متوقف شود: دمای نهایی (ثابت) Q را اندازه بگیرید.

7. بدنه آزمایش را از گرماسنج خارج کرده و با کاغذ صافی خشک کرده و با وزن کردن روی ترازو جرم آن را m 3 تعیین کنید.

8. نتایج تمام اندازه گیری ها و محاسبات را در جدول وارد کنید. محاسبات را تا رقم دوم اعشار انجام دهید.

9. یک معادله تعادل حرارتی ایجاد کنید و ظرفیت گرمایی ویژه ماده را از آن بیابید با.

10. بر اساس نتایج به دست آمده در کاربرد، ماده را تعیین کنید.

11. خطای مطلق و نسبی نتیجه به دست آمده را نسبت به نتیجه جدولی با استفاده از فرمول ها محاسبه کنید:

;

12. نتیجه گیری در مورد کار انجام شده.

جدول نتایج اندازه گیری و محاسبه

/(کیلوگرم K) و غیره

ظرفیت گرمایی ویژه معمولاً با حروف نشان داده می شود جیا با، اغلب با شاخص ها.

ظرفیت گرمایی ویژه تحت تأثیر دمای ماده و سایر پارامترهای ترمودینامیکی است. به عنوان مثال، اندازه گیری ظرفیت گرمایی ویژه آب می دهد نتایج متفاوتدر 20 درجه سانتیگراد و 60 درجه سانتیگراد. علاوه بر این، ظرفیت گرمایی ویژه بستگی به نحوه تغییر پارامترهای ترمودینامیکی ماده (فشار، حجم و غیره) دارد. به عنوان مثال، ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت ( سی پیو در حجم ثابت ( C V)، به طور کلی، متفاوت هستند.

فرمول محاسبه ظرفیت گرمایی ویژه:

$c=\backslash frac(Q)(m\backslash Delta\; T)،$کجا ج- ظرفیت گرمایی ویژه، س- مقدار گرمای دریافتی توسط یک ماده هنگام گرم شدن (یا آزاد شدن در هنگام سرد شدن)، متر- جرم ماده گرم شده (سرد شده)، Δ تی- تفاوت بین دمای نهایی و اولیه ماده.

ظرفیت گرمایی خاص می تواند به دما بستگی داشته باشد (و در اصل، به طور دقیق، همیشه، کم و بیش به شدت بستگی دارد) به دما، بنابراین فرمول زیر با مقادیر کوچک (به طور رسمی بینهایت کوچک) صحیح تر است: $\backslash دلتا\; تی$و $\backslash delta\; Q$:

$c(T)\; =\; \backslash frac\; 1\; (m)\; \backslash left(\backslash frac(\backslash delta\; Q)(\backslash delta\; T)\backslash راست).$

مقادیر ویژه حرارت برای برخی از مواد

(برای گازها، ظرفیت گرمایی ویژه در یک فرآیند ایزوباریک (C p) داده شده است)

همچنین ببینید

نظری در مورد مقاله ظرفیت حرارتی ویژه بنویسید

یادداشت ها

ادبیات

• جداول مقادیر فیزیکی. کتاب راهنما، ویرایش. I. K. Kikoina، M.، 1976.
• Sivukhin D.V. دوره عمومیفیزیک - T. II. ترمودینامیک و فیزیک مولکولی.
• E. M. Lifshits // زیر ویرایش A. M. Prokhorovaدایره المعارف فیزیکی. - M.: "دایره المعارف شوروی"، 1998. - T. 2.<

گزیده ای که ظرفیت گرمایی ویژه را توصیف می کند

روز بعد، کنتس با دعوت از بوریس به محل خود، با او صحبت کرد و از آن روز بازدید از روستوف را متوقف کرد.

در 31 دسامبر، در شب سال نو 1810، le reveillon [شام شب]، در خانه نجیب زاده کاترین یک توپ بود. قرار بود دستگاه دیپلماسی و حاکمیت در توپ باشند.
در Promenade des Anglais، خانه معروف یک نجیب زاده با چراغ های بی شماری می درخشید. در ورودی نورانی با پارچه ای قرمز پلیس ایستاده بودند و نه تنها ژاندارم ها، بلکه رئیس پلیس در ورودی و ده ها افسر پلیس. کالسکه‌ها حرکت کردند و کالسکه‌های جدید با پیاده‌روهای قرمز و پیاده‌روهایی با کلاه‌های پر به سمت بالا حرکت کردند. مردانی با لباس متحدالشکل، ستاره و روبان از کالسکه بیرون آمدند. خانم‌های ساتن و ارمنی با احتیاط از پله‌های پر سر و صدا پایین آمدند و با عجله و بی‌صدا در کنار پارچه ورودی قدم زدند.
تقریباً هر بار که یک کالسکه جدید می آمد، زمزمه ای در میان جمعیت بلند می شد و کلاه ها از سر برمی داشتند.
از میان جمعیت گفتند: «حاکمیت؟... نه وزیر... شاهزاده... فرستاده... پرها را نمی بینی؟...». یکی از جمعیت که از بقیه لباس پوشیده تر به نظر می رسید همه را می شناخت و نجیب ترین اشراف آن زمان را به نام صدا می زد.
قبلاً یک سوم مهمانان به این توپ رسیده بودند و روستوف ها که قرار بود در این توپ حضور داشته باشند هنوز با عجله آماده لباس پوشیدن بودند.
در خانواده روستوف صحبت ها و آماده سازی برای این توپ زیاد بود، ترس زیادی از عدم دریافت دعوت نامه، آماده نبودن لباس و انجام نشدن همه چیز در حد نیاز بود.
همراه با روستوف ها، ماریا ایگناتیونا پرونسایا، دوست و خویشاوند کنتس، خدمتکار افتخاری لاغر و زرد رنگ دادگاه قدیمی، که هدایت روستوف های استانی در بالاترین جامعه سن پترزبورگ را بر عهده داشت، به توپ رفت.
قرار بود در ساعت 10 شب، روستوف ها خدمتکار افتخار را در باغ تائورید ببرند. و با این حال پنج دقیقه به ده مانده بود و خانم های جوان هنوز لباس نپوشیده بودند.
ناتاشا داشت به اولین توپ بزرگ زندگی خود می رفت. آن روز او ساعت 8 صبح از خواب بیدار شد و تمام روز در اضطراب و فعالیت شدید بود. تمام نیروی او، از همان صبح، این بود که مطمئن شود همه آنها: او، مادر، سونیا به بهترین شکل ممکن لباس پوشیده بودند. سونیا و کنتس کاملاً به او اعتماد داشتند. کنتس قرار بود یک لباس مخملی ماسکا بپوشد، هر دوی آن‌ها لباس‌های دودی سفید روی جلدهای صورتی و ابریشمی با رز در تنه پوشیده بودند. موها باید a la grecque [به یونانی] شانه می شد.
همه چیز ضروری قبلاً انجام شده بود: پاها، بازوها، گردن، گوش‌ها از قبل با دقت خاصی مانند سالن رقص، شسته شده، معطر و پودر شده بودند. آن‌ها قبلاً ابریشم، جوراب‌های توری ماهی و کفش‌های ساتن سفید با پاپیون پوشیده بودند. مدل مو تقریباً تمام شده بود. سونیا لباس پوشیدن را تمام کرد و کنتس هم همینطور. اما ناتاشا که برای همه کار می کرد عقب افتاد. او هنوز جلوی آینه نشسته بود و یک پینوار روی شانه های باریکش کشیده بود. سونیا که از قبل لباس پوشیده بود، وسط اتاق ایستاد و با فشار دردناکی با انگشت کوچکش، آخرین روبانی را که زیر سنجاق جیغ می کشید، سنجاق کرد.