Количество теплоты. Удельная теплоемкость.

Ос­но­вы тер­мо­ди­на­ми­ки

  Количество теплоты. Удельная теплоемкость.

Теплообмен, Количество теплоты

• Про­цесс пе­ре­да­чи теп­ло­ты (ко­ли­че­ства теп­ло­ты или энер­гии) без со­вер­ше­ния ра­бо­ты на­зы­ва­ет­ся теп­ло­об­ме­ном или теп­ло­пе­ре­да­чей . Раз­де­ля­ет­ся он по ме­ха­низ­мам пе­ре­да­чи, как мы знаем, на три вида:

• Теп­ло­про­вод­ность
• Кон­век­ция
• Из­лу­че­ние

• В ре­зуль­та­те од­но­го из этих про­цес­сов телу пе­ре­да­ёт­ся некое ко­ли­че­ство теп­ло­ты, на зна­че­ние ко­то­ро­го, соб­ствен­но, и ме­ня­ет­ся внут­рен­няя энер­гия. Оха­рак­те­ри­зу­ем эту ве­ли­чи­ну.

Опре­де­ле­ние. Ко­ли­че­ство теп­ло­ты

• Обо­зна­че­ние – Q . Еди­ни­цы из­ме­ре­ния – Дж . При из­ме­не­нии тем­пе­ра­ту­ры тела (что эк­ви­ва­лент­но из­ме­не­нию внут­рен­ней энер­гии) ко­ли­че­ство теп­ло­ты, за­тра­чен­ное на это из­ме­не­ние, можно вы­чис­лить по фор­му­ле:

Удельная теплоёмкость.

• Удель­ная теп­ло­ём­кость  – ве­ли­чи­на, чис­лен­но рав­ная ко­ли­че­ству теп­ло­ты, ко­то­рую необ­хо­ди­мо пе­ре­дать, чтобы на­греть один ки­ло­грамм ве­ще­ства на один гра­дус. Удель­ная теп­ло­ём­кость – ин­ди­ви­ду­аль­ная ве­ли­чи­на для каж­до­го от­дель­но­го ве­ще­ства. По­это­му это таб­лич­ная ве­ли­чи­на, за­ве­до­мо из­вест­ная при усло­вии, что нам из­вест­но, пор­ции ка­ко­го ве­ще­ства пе­ре­да­ёт­ся тепло.
• Еди­ни­цу из­ме­ре­ния удель­ной теп­ло­ём­ко­сти в си­сте­ме СИ можно по­лу­чить из вы­ше­при­ве­дён­но­го урав­не­ния:

• Таким об­ра­зом:

Количество теплоты при изменении агрегатных состояний.

• Рас­смот­рим те­перь слу­чаи, когда пе­ре­да­ча неко­го ко­ли­че­ства теп­ло­ты при­во­дит к из­ме­не­нию аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния ве­ще­ства. На­пом­ним, что такие пе­ре­хо­ды на­зы­ва­ют­ся плав­ле­ни­ем, кри­стал­ли­за­ци­ей, ис­па­ре­ни­ем и кон­ден­са­ци­ей.
• При пе­ре­хо­де от жид­ко­сти к твёр­до­му телу и на­о­бо­рот ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле:

Где

  - масса тела;     - удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния тела

  – удельная теплота плавления , 

Количество теплоты при изменении агрегатных состояний.

• При пе­ре­хо­де от жид­ко­сти к га­зо­об­раз­но­му телу и на­о­бо­рот ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле :

  - масса тела;    - удель­ная теп­ло­та па­ро­об­ра­зо­ва­ния тела

где

Количество теплоты при изменении агрегатных состояний.

•   Сле­ду­ет под­черк­нуть также, что и плав­ле­ние с кри­стал­ли­за­ци­ей, и ис­па­ре­ние с кон­ден­са­ци­ей про­хо­дят при по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ре (тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния и ки­пе­ния со­от­вет­ствен­но) (рис. 1).

Рис. 1. Гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры (в гра­ду­сах Цель­сия) от по­лу­чен­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства

)  

( )

( )

Различные виды теплоемкости

• Осо­бое вни­ма­ние нужно об­ра­тить на тот факт, что по­ми­мо того, что для раз­ных ве­ществ удель­ные теп­ло­ём­ко­сти при­ни­ма­ют раз­ные зна­че­ния, этот па­ра­метр может быть раз­лич­ным и для од­но­го и того же ве­ще­ства при раз­лич­ных усло­ви­ях. На­при­мер, вы­де­ля­ют раз­ные зна­че­ния удель­ных теп­ло­ём­ко­стей для про­цес­сов на­гре­ва­ния, про­те­ка­ю­щих при по­сто­ян­ном объ­ё­ме ( )и для про­цес­сов, про­те­ка­ю­щих при по­сто­ян­ном дав­ле­нии ( ).
• Раз­ли­ча­ют также мо­ляр­ную теп­ло­ём­кость и про­сто теп­ло­ём­кость .
• Мо­ляр­ная теп­ло­ём­кость (   ) – ко­ли­че­ство теп­ло­ты, необ­хо­ди­мое для того, чтобы на­греть один моль ве­ще­ства на один гра­дус.
• Теп­ло­ём­кость (C)   – ко­ли­че­ство теп­ло­ты, необ­хо­ди­мое, чтобы на­греть на один гра­дус пор­цию ве­ще­ства опре­де­лён­ной массы. Связь теп­ло­ём­ко­сти с удель­ной теп­ло­ём­ко­стью :

Спасибо за внимание!