Идеал газдың жылу сиымдылықтарының ұғымы
Кез-келген дененің (газдың) жылу сыйымдылығының өрнегін табу үшін ішкі энергия ұғымын пайдаланамыз.
Жылу сиымдылық қыздырылатын заттың массасына байланысты төмендегіше бөлінеді.
Массасы
кез-келген мәнді дененің температурасын
-ге
арттыруға қажет жылу мөлшерін жылу
сиымдылық деп атайды.
Біртекті денелердің жылулық қасиетін
меншікті және мольдік жылу сиымдылықтармен
сипаттайды.
Массасы
1 кг дененің температурасын
-ге
арттыруға қажет жылу мөлшерін меншікті
жылу сиымдылық деп
атайды да
әрпімен
белгілейді. Оны орта мектеп курсынан
белгілі жылу мөлшерінің формуласынан
табады:
,
(9.9)
-массасы
денеге берілетін
жылу мөлшері.
-дене
температурасының өзгерісі. Нақты денелер
мен газдың меншікті жылу сыйымдылығы
температураға тәуелді болғандықтан,
соңғы формула дифференциал түрінде
жазылған.
Дененің
бір молінің температурасын
-ге
арттыруға қажет жылу мөлшерін мольдік
жылу сиымдылық деп атайды (
).
Осы анықтамалардан меншікті және мольдік жылу сиымдылықтардың арасындағы байланысты төмендегіше жазамыз:
,
заттың
мольдік массасы. (9.10)
Соңғы өрнекке (9-9) формуласын қойсақ
(9.11)
Бұдан
-заттың
мөлшері.
Газдың
жылу сыйымдылығы оның қыздырылу шартына,
дәлірек айтсақ қысым мен көлемнің
тұрақты болуына байланысты. Газды
тұрақты көлемде қыздырсақ, онда газға
берілген жылу толықтай оның ішкі
энергиясын арттыруға кетеді. Тұрақты
қысымда қыздырғанда газ ұлғайып жұмыс
істейді, сол үшін, қосымша жылу мөлшері
қажет, өйткені көлем артады. Сондықтан
газды екі түрлі мольдік (және меншікті):
тұрақты көлемдегі (
)
және тұрақты қысымдағы (
)
жылу сиымдылықтармен сипаттайды.
Жоғарыдағы түсініктерден
болатындығы түсінікті.
Газды
тұрақты көлемде қыздырғанда жылу
толықтай оның ішкі энергиясын арттыруға
кететіндіктен, газдың тұрақты көлемдегі
мольдік жылу сиымдылығын
ішкі энергияның өзгерісінің (
)
температура өзгерісіне (
)
қатынасы ретінде жазамыз:
(9.12)
(9.7) формуласын
ескерсек (
),
онда
,
(9.13)
ал меншікті жылу сыйымдылығы
(9.14)
Газды тұрақты қысымда қыздырғанда қосымша жұмыс істелетіндіктен
(9.15)
Осы
жұмысты есептей отырып, оның газды
тұрақты қысымда
-ге
қыздырғанда сол газдың мольдік тұрақтысына
(
)
тең болатындығы
анықталды, яғни
,
онда
(9.16)
Бұл Роберт Майер формуласы деп аталады (бұл формуланы кейін қорытып шығарамыз). Осындағы орнына (3-14) өрнегін қойсақ
(9.17)
Соңғы формуланы (9.14) өрнегіне бөліп, жылу сиымдылықтарының қатынасын
(9.18)
және ол газдың
табиғатына (еркіндік
дәрежесіне) байланысты.
Сұрақтар
Жылу сиымдылық, меншікті және мольдік жылу сиымдылық
дегеніміз не?
Тұрақты көлемдегі, тұрақты қысымдағы жылу сиымдылықтарды
түсіндіріңіздер
Майер формуласы нені сипаттайды?