Varmekapacitet

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 30. april 2022; checks kræver 6 redigeringer .

Varmekapacitet
$C={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} T))$
Dimension	L 2 MT− 2 Θ− 1
Enheder
SI	J/K
GHS	erg/K
Noter
Skalar

Varmekapacitet - mængden af varme absorberet (frigivet) af kroppen i processen med opvarmning (afkøling) med 1 kelvin . Mere præcist er varmekapacitet en fysisk størrelse defineret som forholdet mellem mængden af varme absorberet/frigivet af et termodynamisk system med en uendelig lille ændring i dets temperatur og størrelsen af denne ændring [1] [2] [3] [ 4] [5] : $\delta Q$ $T$ $\mathrm {d} T$

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

En lille mængde varme er angivet (i stedet for ) for at understrege, at dette ikke er en differential af tilstandsparameteren (i modsætning til for eksempel fra ), men en funktion af processen . Derfor er varmekapaciteten et kendetegn ved overgangsprocessen mellem to tilstande i et termodynamisk system [6] , som afhænger af processens vej (f.eks. ved at udføre den ved et konstant volumen eller konstant tryk ) [7 ] [8] , og om metoden til opvarmning/afkøling ( kvasi -statisk eller ikke-statisk) [7] [9] . Uklarheden i definitionen af varmekapacitet [10] elimineres i praksis ved at vælge og fastlægge vejen for en kvasistatisk proces (det er normalt fastsat, at processen sker ved et konstant tryk svarende til atmosfærisk tryk). Ved et entydigt valg af processen bliver varmekapaciteten en tilstandsparameter [11] [12] og en termofysisk egenskab ved det stof , der danner det termodynamiske system [13] . $\delta Q$ $\mathrm {d} Q$ $\mathrm {d} T$

Specifikke, molære og volumetriske varmekapaciteter

Det er klart, at jo større kroppens masse er, jo mere varme kræves der for at opvarme den, og kroppens varmekapacitet er proportional med mængden af stof, der er indeholdt i den. Mængden af et stof kan karakteriseres ved masse eller antal mol. Derfor er det praktisk at bruge begreberne specifik varmekapacitet (varmekapacitet pr. masseenhed af en krop):

{\displaystyle c={C\over m))

og molær varmekapacitet (varmekapacitet af et mol af et stof):

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

hvor er mængden af stof i kroppen; - kropsmasse; - Molar masse. Molær og specifik varmekapacitet er relateret til forholdet [14] [15] . ${\displaystyle \nu ={m \over \mu ))$ $m$ $\mu$ $C_{\mu }=c\mu$

Volumetrisk varmekapacitet (varmekapacitet pr. volumenhed af et legeme):

C'={C \over V}.

Varmekapacitet for forskellige processer og tilstande af stof

Begrebet varmekapacitet er defineret både for stoffer i forskellige aggregeringstilstande ( faste stoffer , væsker , gasser ) og for ensembler af partikler og kvasipartikler (i metalfysik taler man for eksempel om en elektrongas varmekapacitet ).

Varmekapacitet af en ideel gas

Varmekapaciteten af et system af ikke-interagerende partikler (for eksempel en ideel gas) bestemmes af antallet af frihedsgrader af partiklerne.

Molær varmekapacitet ved konstant volumen:

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

hvor ≈ 8,31 J/(mol·K) er den universelle gaskonstant , er antallet af frihedsgrader for molekylet [14] [15] . $R$ $jeg$

Den molære varmekapacitet ved konstant tryk er relateret til Mayers forhold : $C_V$

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

Krystallers varmekapacitet

Der er flere teorier om varmekapaciteten af et fast legeme:

Dulong-Petit- loven og Joule-Kopp-loven . Begge love er afledt af klassiske begreber og er kun gyldige med en vis nøjagtighed for normale temperaturer (fra ca. 15 °C til 100 °C).
Einsteins kvanteteori om varmekapaciteter . Den første anvendelse af kvantelove til beskrivelse af varmekapacitet.
Kvanteteori om Debyes varmekapacitet . Indeholder den mest komplette beskrivelse og stemmer godt overens med eksperimentet.

Temperaturafhængighed

Med en stigning i temperaturen øges varmekapaciteten i krystaller og ændres praktisk talt ikke i væsker og gasser.

Under en faseovergang sker der et spring i varmekapaciteten. Varmekapaciteten nær selve faseovergangen har en tendens til uendelig, da temperaturen af faseovergangen forbliver konstant, når varmen ændres.

Noter

↑ Varmekapacitet. BDT, 2016 .
↑ Bulidorova G.V. og andre , Fysisk kemi, bog. 1, 2016 , s. 41.
↑ Artemov A. V. , Physical Chemistry, 2013 , s. fjorten.
↑ Ippolitov E. G. et al. , Physical Chemistry, 2005 , s. tyve.
↑ Sivukhin D.V. , Termodynamik og molekylær fysik, 2006 , s. 65.
↑ Sivukhin D.V. , Termodynamik og molekylær fysik, 2006 , s. 66.
↑ 1 2 Lifshits E. M. , Varmekapacitet, 1992 .
↑ Belov G.V. , Termodynamik, del 1, 2017 , s. 94.
↑ E. M. Lifshits , Varmekapacitet, 1976 .
↑ Bazarov I.P. , Thermodynamics, 2010 , s. 39.
↑ Borshchevsky A. Ya., Fysisk kemi, bind 1, 2017 , s. 115.
↑ Kubo R. , Thermodynamics, 1970 , s. 22.
↑ N. M. Belyaev , Thermodynamics, 1987 , s. 5.
↑ 1 2 Nikerov. V. A. Fysik: lærebog og workshop for akademiske bachelorstuderende. - Yurayt, 2015. - S. 127-129. — 415 s. - ISBN 978-5-9916-4820-2 .
↑ 1 2 Ilyin V. A. Fysik: lærebog og værksted for anvendt bachelorgrad. - Yurayt, 2016. - S. 142-143. — 399 s. - ISBN 978-5-9916-6343-4 .

Litteratur

Artemov A. V. Fysisk kemi. - M . : Akademiet, 2013. - 288 s. - (Bachelorgrad). — ISBN 978-5-7695-9550-9 .
Bazarov I. P. [www.libgen.io/book/index.php?md5=85124A004B05D9CD4ECFB6106E1DD560 Termodynamik]. - 5. udg. - SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2010. - 384 s. - (Lærebøger for universiteter. Speciallitteratur). - ISBN 978-5-8114-1003-3 . (utilgængeligt link)
Belov G. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=8E73E5B941B5841BAE1F74E200306649 Termodynamik. Del 1]. — 2. udg., rettet. og yderligere - M. : Yurayt, 2017. - 265 s. — (Bachelor. Akademisk kursus). - ISBN 978-5-534-02731-0 . (utilgængeligt link)
Belyaev N. M. [libgen.io/book/index.php?md5=bbaf63a616d5d3fa315ef65659841880 Termodynamik]. - Kiev: Vishcha-skolen, 1987. - 344 s.
Borshchevsky A. Ya. [www.libgen.io/book/index.php?md5=A5B4FC1FCDA96540A34A61CBFEB2DD8D Fysisk kemi. Bind 1 online. Generel og kemisk termodynamik. — M. : Infra-M, 2017. — 868 s. — (Videregående uddannelse: Bachelorgrad). — ISBN 978-5-16-104227-4 . (utilgængeligt link)
G. V. Bulidorova , Yu. G. Galyametdinov , Kh. M. Yaroshevskaya , V. P. Barabanov Fysisk kemi. Bog 1. Grundlæggende om kemisk termodynamik. Faseligevægte. — M. : KDU; Universitetsbog, 2016. - 516 s. - ISBN 978-5-91304-600-0 .
Ippolitov E. G., Artemov A. V., Batrakov V. V. Fysisk kemi / Red. E. G. Ippolitova. - M . : Akademiet, 2005. - 448 s. — (Højere faglig uddannelse). — ISBN 978-5-7695-1456-6 .
Kubo R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=800842C9CC74ADB4CC04B0BE82BB1BF7 Termodynamik]. - M . : Mir, 1970. - 304 s. (utilgængeligt link)
Lifshits E. M. Varmekapacitet // Physical Encyclopedia / Udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Soviet Encyclopedia , 1992. - T. 5. - S. 77–78.
Lifshits E. M. Varmekapacitet // Great Soviet Encyclopedia / Udg. A. M. Prokhorov . — 3. udgave. - M . : Great Soviet Encyclopedia , 1976. - T. 25. - S. 451.
Sivukhin DV Almen kursus i fysik. - 5. udgave, revideret. - M . : Fizmatlit , 2006. - T. II. Termodynamik og molekylær fysik. — 544 s. - ISBN 5-9221-0601-5 .
Varmekapacitet // Stor russisk encyklopædi. - M . : Great Russian Encyclopedia , 2016. - T. 32. - S. 54.