Теплоемкость

При нагревании или охлаждении разлитых тел происходит изменение их температуры. Для различных тел изменение температуры различно и зависят от их свойств. Под теплоемкостью будем понимать количество тепла, сообщенного единице количества вещества для изменения его температуры на 1 К. Различают массовую, объемную и мольную теплоемкость. Под массовой теплоемкостью С, кДж/кгК понимают количество тепла, сообщенного 1 кг вещества для изменения его температуры на 1 К. Под объемной С', кДж/м³К теплоемкостью понимают количество тепла, сообщенное 1 м³ вещества при нормальных условиях для изменения его температуры на 1 К. Под мольной μC, кДж/кмольК теплоемкостью понимают количество тепла, сообщенное 1 кмолю вещества для изменения его температуры на 1 К. Между этими теплоемкостями существует определенная связь:

; ; .

Теплоемкость рабочего тела зависит от температуры С = f(t).

Среднее значение теплоемкости в заданном интервале температур t₁ – t₂ может быть представлено

.

Как будет показано в дальнейшем, величина теплоемкости зависит от характера протекания термодинамического процесса. Большое значение в термодинамике имеют значения теплоемкости изобарного С_р и изохорного С_v процессов. Отношение – называют показателем адиабаты.

Молекулярно-кинетическая теория строения вещества позволяет определить приближенно мольные, изобарные и изохорные теплоемкости идеального газа в зависимости от его атомности, табл. 2.

Таблица 2

Газы	Теплоемкость кДж/кмольК
	μСv	μСр
одноатомные	12,56	20,93
двухатомные	20,93	29,31
трех- и многоатомные	29,31	37,68

Итак, теплоемкость зависит от природы тела, температуры, давления, характера протекания процесса.

По теплоемкости и разности температур можно определись количество тепла, участвующее в процессе p = const

Q = MC_p ΔT;

Q = VC'_p ΔT;

Q = n μC_p ΔT;

Для идеальных газовых смесей массовая и объемная теплоемкости могут быть представлены в виде:

.

.

Внутренняя энергия

Под внутренней энергией рабочего тела понимают сумму кинетической и потенциальной энергии атомов и молекул. Кинетическая энергия представляем собой энергию поступательного движения молекул и атомов, их вращательную энергию, колебательную энергию атомов в молекуле. Внутриядерная энергия, энергия взаимодействия между ядром и электронами в технической термодинамике не рассматривается. Кинетическая энергия зависит только от температуры тела.

U_кин = f(T).

Потенциальная энергия обусловлена силами взаимодействия между частицами, которая зависит от их вида и взаимного расположения, т.е. от удельного объема при заданной температуре.

U_пот = f(T, V).

Таким образом, внутренняя энергия рабочего тела

U = U_кин + U_пот

представляет собой однозначную функцию состояния рабочего тела, определяемую любой парой параметров из p, V, T.

В термодинамических расчетах пользуются величиной изменения внутренней энергии ΔU.

Изменение внутренней энергии, как параметра состояния рабочего тела, не зависит от характера протекания процесса, а зависит только от начального и конечного состояния рабочего тела. Изменение внутренней энергия тела может быть представлено:

.

Для кругового процесса; изменение внутренней энергии равно нулю

.