Теплоёмкость газов

Для того чтобы можно было сравнивать различные вещества в отношении нагревания их на одно и то же число градусов, была введена особая физическая величина - удельная теплоёмкость. Обычное, известное читателю определение этой величины гласит: удельной теплоёмкостью называется физическая величина, измеряемая количеством теплоты, которое необходимо сообщить одному грамму вещества для повышения его температуры на один градус. Термин «теплоёмкость» возник ещё в эпоху господства теории теплорода, когда считали, что теплоёмкость определяет запас теплорода, содержащегося в данном теле. Теперь мы знаем, что никакого запаса теплоты не существует, что речь может идти только об изменении внутренней энергии тела путём теплообмена его с другими телами. Теплоёмкость определяет не запас внутренней энергии тела, а только ту её часть, которую необходимо телу сообщить для того, чтобы повысить температуру его на один градус.

Теплоёмкость одного и того же тела не является постоянной величиной. Она зависит от характера процесса, который сопровождает нагрев тела, и от температуры тела. Теория и опыт показывают, что температурная зависимость теплоёмкости особенно сказывается при высоких и очень низких температурах. При обычных же средних (так называемых «комнатных» температурах) теплоёмкость изменяется с температурой незначительно, и поэтому её можно считать постоянной величиной (особенно для жидких и твёрдых тел). 12

Зависимость теплоёмкости от характера процесса особенно ярко выражена у газов. Чаще всего у газов различают две теплоёмкости: при изохорном процессе (постоянном объёме) и изобарном процессе (постоянном давлении).

Расчёты показывают, что молярные теплоёмкости всех одноатомных газов (например, аргона, гелия и др.) должны иметь одну и ту же величину независимо от их химической природы. Удельные теплоёмкости у газов будут различны, так как газы имеют неодинаковый молекулярный (или атомный) вес. Теория также показывает независимость теплоёмкости от температуры, однако этот вывод оправдывается только при невысоких температурах.

Вариант 9

Тепловое движение в жидкостях и твёрдых телах

Тепловое движение в жидкостях изучено в гораздо меньшей степени, чем в газах и твёрдых телах. Объясняется это тем, что здесь уже нельзя вводить упрощённые идеализированные представления о движении молекул, как это могли делать при изучении свойств газов. Значительный вклад в изучение теплового движения молекул жидкости внесли Б.И. Данилов, Я.И. Френкель и другие учёные.

Как известно, основное отличие жидкости от газа заключается в том, что жидкость занимает ограниченный объём, в то время как газ стремится распространиться по всему предоставленному ему объёму. Уже одно это говорит о существенном различии в характере молекул и действующих между ними сил в жидкостях и газах. Силы молекулярного взаимодействия в жидкости значительно больше, а скорости движения молекул уже недостаточны, чтобы преодолеть взаимное притяжение.

До исследований Френкеля учёные полагали, что молекулы жидкости движутся столь хаотично, как и в газах, и что жидкость можно рассматривать как очень сильно уплотнённый газ. Однако такое представление о характере движения молекул жидкости, как показал учёный, является неверным. Основная особенность движения молекул жидкости состоит в том, что они не имеют такой свободы перемещения, как у газов. По своим свойствам и структуре жидкость занимает промежуточное положение между газообразным и твёрдым состояниями вещества, приближаясь при температуре кристаллизации к строению твёрдых тел, а при более высоких температурах - к структуре газов.

Как же происходит движение молекул жидкости? Это движение можно представить себе так, как будто бы каждая молекула стремится выйти из окружения ближайших соседей, в котором она пребывает. Точнее, молекула совершает внутри этого окружения колебательные движения. Именно таким характером движения и объясняется большая текучесть (подвижность) жидкости. 13

Вариант 10