2.7. Теплоємність. Масова, об'ємна і молярна теплоємності. Теплоємність при постійних об’ємі і тиску

Теплоємністю зветься кількість теплоти, необхідної для підвищення температури тіла на один градус. Теплоємність не є постійною величиною й у загальному випадку змінюється зі зміною температури і тиску. Отже, теплоємність даної речовини є екстенсивною властивістю тіла, тобто чим більше речовини в даному тілі, тим більше його теплоємність. Теплоємність одиниці кількості речовини зветься питомою теплоємністю. Питома теплоємність тіла залежить від хімічного складу, параметрів стану робочого тіла, а також від виду процесу, у якому тілу передається теплота, оскільки теплота є функцією процесу. Розмірність питомої теплоємності: Дж/(кг (м³, моль) К).

У ТТД розрізняють питомі масову с_m, (Дж/(кг К)), об'ємну с_v , (Дж/(м³ К)) і мольнe с (Дж/(моль К)) теплоємності.

Питомою масовою теплоємністю с_m (об'ємною с_v ; мольною с ), віднесеною до 1кг газу (до 1м³ ; до 1 кмолю) зветься кількість теплоти, яку необхідно підвести (відвести) до одиниці маси речовини, 1кг (до одиниця об'єму, 1м³ ; до 1 кмолю речовини), щоб змінити його температуру на один градус.

Залежності між питомими теплоємностями встановлюються з наступних виражень: ; , де , (2.35)

Розрізняють щиру і середню теплоємності.

Щирою теплоємністю зветься похідна від кількості теплоти, підведеної до тіла, по температурі цього тіла і визначається вираженням:

, (2.36)

Тобто щира теплоємність тіла – це його теплоємність при даній температурі. За аналогією розрізняють щиру питому (масову), щиру молярну і щиру об'ємну теплоємності.

Середньою теплоємністю зветься теплоємність в інтервалі температур Т₂ – Т₁, вона позначається с_m. При зменшенні різниці температур середня теплоємність наближається до щирої. , (2.37)

У ТТД велике значення мають теплоємності при нагріванні газу в умовах постійних об’єму і тиску.

Питомою ізохорною теплоєністтю зветься кількість теплоти, яку необхідно підвести до робочого тіла у ізохорному процесу з тим, щоб змінити його температуру на 1 К.

, (2.38)

тобто теплоємність тіла при v = const. дорівнює частинної похідної від внутрішньої енергії по температурі. Іншими словами, с_v характеризує темп росту внутрішньої енергії в ізохорному процесі з ростом температури.

Питомою ізобарною теплоєністтю зветься кількість теплоти, яку необхідно підвести до робочого тіла у ізобарному процесі з тим, щоб змінити його температуру на 1 К.

, (2.39)

тобто теплоємність тіла при p = const. дорівнює частинної похідної від ентальпії по температурі. Іншими словами, с_р характеризує темп росту ентальпії в ізобарному процесі з ростом температури.