Ф изика термодинамика бля лекции и вопросы / OF3_3_Teployomkost_Teplovye_mashiny_mini

Теплоёмкость при постоянном объёме

В учебнике – опечатка!

Рассмотрим процесс передачи некоторого количества теплоты одному молю идеального одноатомного газа в условиях, когда его объём постоянен (V = const, dV = 0):

δQ = dU + δW = dU + pdV = dU

Следовательно, всё передаваемое газу количество теплоты Q идёт на

Так как внутренняя энергия одного моля идеального одноатомного газа равна его полной (термодинамической) энергии

Теплоёмкость CV идеального одноатомного газа не зависит от температуры и является величиной постоянной.

Закон Джоуля

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не зависит от его плотности (объёма):

Физический смысл универсальной газовой постоянной

Универсальная газовая постоянная R численно равна работе (расширения), которую совершает один моль идеального газа при его нагревании на 1 К при постоянном давлении.

Таким образом, для одного моля идеального одноатомного газа выполняется соотношение:

Физический смысл универсальной газовой постоянной

Молярная теплоёмкость идеального одноатомного газа, давление которого не изменяется в процессе расширения, является величиной постоянной.

Из полученного соотношения следует формула

(уравнение) Майера:

C p −CV = R

Для идеального газа молярная теплоёмкость при постоянном давлении превышает молярную теплоёмкость при постоянном объёме на величину R, т. е. на 8,31451 Дж·К–1 ·моль–1 . У жидких и твёрдых тел разница между молярными теплоёмкостями Cp и CV сравнительно мала.

Difference in heat capacities (Разность теплоёмкостей)

Энтальпия

(Enthalpy)

При описании процессов, протекающих при постоянном давлении, удобно пользоваться понятием энтальпия H термодинамической системы, определяемой соотношением:

H =U + pV

где V – объём системы.

При постоянном давлении р изменение энтальпии равно количеству теплоты, подведённой к системе, поэтому энтальпию часто называют тепловой функцией или теплосодержанием. В состоянии термодинамического равновесия энтальпия системы минимальна.

3.3.2. Молекулярно-кинетический смыслсмысл теплоёмкости CV; теплоёмкости одноатомныхатомных ии многоатомных газов

Наряду с поступательным движением для многоатомных молекул возможно также вращение молекулы и колебания атомов, входящих в молекулу (т. е. не колебание молекулы как целого – это движение фактически является поступательным, а изменение размеров молекулы из-за колебания составляющих её атомов без колебаний самой молекулы).

Оба эти вида движения (вращательное и колебательное) связаны с некоторым запасом энергии, определить который позволяет устанавливаемое статистической физикой положение о равнораспределении энергии по

степеням свободы молекулы (закон равнораспределения энергии).

Модель молекулы двухатомного газа

Число степеней свободы двухатомной молекулы

Кривая зависимости теплоёмкости киломоля CV от температуры, полученная опытным путём для молекулы водорода