Питома теплоємність

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігаціїПерейти до пошуку
Частина серії статей на тему:
Термодинаміка
Теплові рухи атомів у молекулі
Шаблон ШаблониКатегорія Категорія Портал

(c)' питома теплоємність— кількість теплоти, яку необхідно надати одиниці маси, щоб нагріти її на 1°C, або ж кількість теплоти, що виділяється за охолодження одиниці маси речовини:

,

де Q — кількість теплоти, отримана речовиною при нагріванні (або, що виділилася при охолодженні), m — маса речовини, що нагрівається (або охолоджується), ΔT — різниця кінцевої і початкової температур речовини.

Позначається здебільшого літерою c (для теплоємності тіла будь-якої маси зазвичай використовується велика літера C). В SI питома теплоємність вимірюється у Дж/кг·К або Дж/кг·°C.

Теплоємністьред. код

Докладніше: Теплоємність

Кількість теплоти, необхідна для нагрівання будь-якого тіла на один градус називається теплоємністю тіла і знаходиться за формулою:

,

де m — маса речовини, c — питома теплоємність, ΔT — різниця кінцевої і початкової температур речовини.

Використовуються також поняття:

Теплоємність при сталому тиску й при сталому об'єміред. код

Наведене вище загальне означення теплоємності не визначає її повністю. Кількість теплоти, необхідна для того, щоб нагріти речовину на один градус, залежить від того, яким чином проводиться це нагрівання.

Найважливішими умовами нагрівання є нагрівання при сталому об'ємі й при сталому тиску. Їх заведено позначати і .

Якщо нагрівати речовину, підтримуючи сталим тиск, то речовина буде розширюватися й виконувати при цьому певну роботу. Тому для нагрівання потрібно більше теплоти. Теплоємність при сталому тиску більша за теплоємність при сталому об'ємі: .

Докладніше: Рівняння Маєра

Температурна залежність теплоємностіред. код

Згідно з третім законом термодинаміки при абсолютному нулі температури теплоємність стає нульовою. При малих температурах теплоємність твердих тіл зростає пропорційно кубу від температури (закон Дебая). При температурах, які перевищують температуру Дебая, теплоємність твердих тіл стає незалежною від температури (закон Дюлонга-Пті).

Залежність теплоємності від температури має особливості в області фазових переходів.

Експериментальне вивчення температурної залежності в широкому інтервалі зміни температури вказує на те, що в ідеальних двохатомних газах істотно залежить від температури і обумовлено зі зникненням з якоїсь причини чи то коливального, чи то двох обертальних, чи то двох поступальних, чи то одного поступального й одного обетрального ступенів вільності. Тож для обчислення енергії двохатомної молекули застосовують закони квантової механіки.

Конкретні системиред. код

Для ідеального газу

де  — стала Больцмана,  — число ступенів вільності.

Для твердого тіла для достатньо високих температур

Для рідин для рідкого й твердого стану відповідно, тому для цієї речовини та не різняться. Теплоємність при сталому тиску може бути розрахована згідно рівнянь термодинаміки, якщо відомі коефіцієнт теплового розширення , коефіцієнт ізотермічної та адіабатичної стисливості . При цьому

Дослід показує, що для діелектричних рідин теплоємність Cp зростає зі збільшенням температури по ізохорі прямуючи на нескінченність при підході до критичної точки за законом

,

де та зм еншується зі збільшенням тиску.

Питома теплоємність речовинред. код

Газівред. код

Середня питома теплоємність газів при 0 — 100 °С
МатеріалПитома теплоємність, кДж/(кг·К)
Азот1
Аміак2,1
Аргон0,523
Ацетилен1,683
Водень14,3
Водяна пара2,2
Вуглекислий газ0,83
Гелій5,21
Етан1,73
Етилен1,53
Кисень0,92
Криптон0,251
Ксенон0,159
Метан2,5
Неон1,03
Пари спирту1,2
Повітря1
Пропан1,86
Сірководень1,02
Хлор0,5

Рідинред. код

Середня питома теплоємність рідин при 0 — 100 °С

РечовинаПитома теплоємність, кДж/(кг·К)
Азот рідкий2,01
Азотна кислота2,77
Аміак4,19
Бензин1,84
Вода (0°С)4,218
Гас2,1
Гексан2,5
Кисень рідкий1,68
Машинне мастило1,68
Нітробензен1,38
Сірчаний ангідрид1,34
Скипидар1,7
Фенол2,35

Твердих тілред. код

Середня питома теплоємність твердих речовин при 0 — 100 °С

МатеріалПитома теплоємність, кДж/(кг·К)
Алюміній0,92
Азбест0,84
Бетон1,13
Бронза0,385
Вапняк, вапно0,92
Вініпласт1,76
Вовна1,69
Глина0,92
Гума1,68
Дерево (сосна)2,72
Залізо0,46
Кам'яне вугілля1,3
Каолін0,92
Кварц0,8
Кокс0,84
Корок1,68
Крейда0,88
Латунь0,394
Лід2,14
Магнезія0,92
Мідь0,385
Нафтален1,3
Парафін2,72
Пісок сухий0,8
Свинець0,13
Сталь0,56
Скло0,42 — 0,84
Текстоліт1,47
Цегла червона0,92
Цегла вогнестійка0,88 — 1,01
Целюлоза1,55
Цинк0,38
Чавун0,5
Шлак0,75

Див. такожред. код

Приміткиред. код

Джереларед. код

  • Ромашко О. В. Курс лекцій з дисципліни «Термодинаміка» (для студентів напрямку підготовки 6.060101 — «Будівництво» спеціальності "Теплогазопостачання і вентиляція ") / О. В. Ромашко, В. А. Міланко; Харк. нац. акад. міськ. госп-ва. — Х.: ХНАМГ, 2009. — 167 с.
  • Буляндра О. Ф. Технічна термодинаміка: Підручн. для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів. — К.: Техніка, 2001. — 320 с. ISBN 966-575-103-4
  • Базаров И. П. Термодинамика. Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа — 1991. — 376 с. ISBN 5-06-000626-3
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. Том 2. Термодинамика и молекулярная физика. — М.: Наука, 1975. — 519 c.
  • Федорченко А.М. (1993). Теоретична фізика. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика. Т.2. Київ: Вища школа. 
  • Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. (1976). Теоретическая физика. т. V. Статистическая физика. Часть 1. Москва: Наука. 
  • Адаменко І. І., Булавін Л. А. «Фізика рідин та рідинних систем», К.:АСМІ, 2006. — 650 с.

Посиланняред. код

Навігаційне меню