Теплоемкость газов и газовых смесей, их определение.

Теплоемкость – количество тепла, которое нужно затратить для нагрева единицы количества вещества на 1 градус. Абсолютная теплоемкость [C][Дж/К]. Теплоемкость зависит от внешних условий или характера процесса, зависит от рода газа или газов смеси, количественного состава смеси. ТЕПЛОЕМКОСТИ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ ОТ ДАВЛЕНИЯ НЕ ЗАВИСЯТ. Теплоемкость единицы количества вещества называют удельной теплоемкостью. Теплоемкость – экстенсивная величина, удельная теплоемкость – интенсивная. В зависимости от выбранной количественной единицы различают удельную массовую теплоемкость, отнесенную к 1 кг [c][Дж/кг*К], удельную объемную теплоемкость, отнесенную к 1 м³ [c’][Дж/м³*К] и мольную теплоемкость, отнесенную к 1 моль газа, [cμ][Дж/моль*К].

Теплоемкость не является постоянной величиной. Она изменяется с изменением температуры, причем в ряде случаев эта зависимость может быть значительной. Поэтому теплоемкость, определяемую соотношением называют средней теплоемкостью, в отличие от так называемой истинной теплоемкости, которую определяют как производную от количества тепла, подводимого к телу в процессе его нагрева, по температуре этого тела. . Если изобразить графически зависимость кол-ва тепла от температуры, линия q будет не прямой. Средняя теплоемкость на графике может быть найдена как тангенс угла между секущей, через точки 1,2 и осью абсцисс –tgβ. А истинные теплоемкость в 1 и 2 – tgα1 и – tgα2. зНая зависимость истинной теплоемкость от температуры можно определить среднюю теплоемкость в данном интервале температур /

В зависимости от характера процесса подвода тепла, количество тепла, которое необходимо подвести для +T на 1 градус будет различным. Поэтому надо понимать, о каком процессе подвода тепла идет речь. нАиболее часто на практике используют теплоемкости изобарного и изохорного процессов. Зависимости: cp-cv=R; cp/cv=k-показатель адиабаты.(1,67;1,40;1,33)

Теплоемкость смеси заданной массовыми долями: , объемными долями , мольными

Первый закон термодинамики и его математические выражения

Общий закон сохранения и превращения энергии применительно к термодинамическим системам, в которых участвуют теплота и работа, называется П.З.Т. Согласно закону, энергия не создается и не уничтожается, различные формы энергии могут превращаться друг в друга, но в строго эквивалентных соотношениях. Сформулирован Ломоносовым в 1748. Закон сохранения и превращения энергии позволяет выяснить природу физической величины – работы. Энергия системы может менять лишь за счет совершаемой работы. Следовательно П.З.Т, являясь частным случаем закона сохранения энергии применительно к тепловым явлениям, устанавливает возможность превращения тепловой энергии в механическую и механической в тепловую, т.е. эквивалентность теплоты и механической работы. Q=L. 1 квт*ч=3,6 МДж=860 ккал.

Уравнения первого закона. Если к газообразному рабочему телу объемом V и массой m, заключенному в цилиндре подвести некоторое количество тепла Q, тело нагреется и увеличиться в объеме, поршень в цилиндре переместиться вправо. Теплота, сообщенная телу, расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение работы. Обозначим изменение внутренней энергии ∆U=U₂-U₁. А работу через L. Тогда на основании П.З.Т. Q=∆U+L. Уравнение для массы 1кг принято писать маленькими буквами. Для бесконечно малого процесса dq=du+dl. Теплота, изменение внутренней энергии и механическая работа могут быть + и-. Если тепло подводиться +, отводится -. При расширении рабочее тело совершает + работу, сжатии -. Изменение внутренней энергии при увеличении температуры +. Уравнение выведено для процессов, в которых отсутствует перемещение газа в пространстве. При истечении газа процессы протекают с перемещением их в пространстве, тогда q=∆u+l+(c₂^2-c₁^2)/2,где с₁ и с₂ начальная и конечная скорости потока, в дифф.форме dq=du+dl+(dc^2)/2. Согласно этим уравнениям тепло, участвующее в процессе расходуется на изменение внутренней энергии, на совершение работы проталкивания и на изменение внешней кинетической энергии газа при перемещении в пространстве.