6.1. Conceptul de capacitate de căldură.
În cazul în care aceeași cantitate de energie corpuri de masă egală transferate, dar constând din diferite substanțe, creșterea temperaturii organismelor nu este același lucru. Proprietatea unei substanțe care afectează diferența de temperatură dintre corpurile de încălzire, căldura specifică a unei substanțe se numește.
Cantitatea de căldură necesară pentru a ridica temperatura corpului de 10 K (10C), o cantitate caracteristică pentru organism. Această valoare se numește capacitatea calorică a corpului.
Capacitatea termică a corpului este o cantitate fizică, egală cu cantitatea de căldură care este necesară pentru a da un corp pentru a schimba temperatura de 10K.
Capacitatea termică a substanței - capacitatea termică pe unitatea de masă a substanței. Unitățile - J / (kg K).
Adică, cu alte cuvinte, dacă, de exemplu, căldura specifică a apei este egală cu 4,2 kJ / (kg * K) - ceea ce înseamnă că, pentru a încălzi un kilogram de apă cu un grad, trebuie sa treci acest kg de apă, 4,2 kJ de energie.
Capacitatea termică specifică pentru fiecare compus depinde de temperatura și starea fizică a materiei.
Dacă vom continua exemplul apei, căldura specifică la 0 ° C egal cu 4,218, și la 40 ° C 4178 kJ / kg (* K). La capacitatea calorică de gheață și mai mică - 2,11 kJ / (kg * K) pentru gheață la 0 ° C,
Capacitatea termică specifică a multor substanțe sunt enumerate în referințe, în general, la procesul la presiune constantă.
În ceea ce privește apa, trebuie remarcat faptul că acesta este un lichid cu cea mai mare căldură specifică. Cu alte cuvinte, pentru a furniza o cantitate predeterminată de temperatură, apă trebuie să absoarbă sau să dea cantitate semnificativ mai mare de căldură decât orice alt corp de aceeași greutate.
În acest sens, este un interes clar în apă, atunci când este necesar să se asigure căldură artificială.
Căldura specifică și în sine depinde de temperatura: corpul de încălzire de la 0 la 10 ° C, sau din 01.01.01S necesită cantități diferite de căldură.
În cazul în care organismul este încălzit de la T1 la T2 a primit cantitatea de căldură Q, căldura specifică a corpului va fi numeric egală cu:
În cazul în care structura corpului include numai o singură substanță, capacitatea calorică a corpului este proporțională cu masa sa :.
Coeficientul de proporționalitate c, ce caracterizează substanța este numită căldura sa specifică.
Căldura specifică a unei substanțe este o mărime fizică care este numeric egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unei unități de masă (1 kg) Substanțe 10K.
Dacă greutatea corporală atunci când este încălzit de la T1 la T2 are cantitatea de căldură primită Q, căldura specifică a materialului din care corpul este făcut să fie numeric egală cu:
Metodele teoriei cinetice moleculare utilizate în explicarea naturii căldurii specifice a corpului solid. Cel mai simplu model al unei structuri de solid cristalin este construit corect rețeaua cristalină în care atomii sunt plasate noduri comite oscilații termice despre pozițiile lor de echilibru. Transferul de căldură de la corpul solid la un alt organism sau în mediu determină acești atomi să oscileze mai repede. Energia vibrațiilor sumă atomice de cinetică și potențială.
Valorile cąldurii variază destul de mult. În plus, capacitatea calorică a tuturor organismelor sunt, în general scade odată cu scăderea temperaturii și la temperaturi apropiate de zero absolut, luând valori mici neglijabil.
Diferența dintre capacitățile de căldură ale apei și a solului este unul dintre factorii care determină diferența dintre mare și climatul continental. Cu o capacitate de căldură de aproximativ cinci ori mai mare decât solul, apa este încălzită ușor și încet, cedează căldura.
In cazul cel mai general pentru corp arbitrar capacitatea de căldură poate depinde de parametrii de stare ai corpului, de exemplu, a temperaturii sau a volumului acestuia. Este evident că, capacitatea termică a sistemului termodinamic variază în funcție de cantitatea de substanță în ea. Pentru sistemele care se află în echilibru termodinamic, capacitatea lor de căldură este proporțională cu cantitatea de substanță. Acest lucru vă permite să introduceți căldura specifică pentru a descrie proprietățile corpului:
și, respectiv, capacitatea termică molară:
în cazul în care: - greutatea corporală - cantitatea de substanță în ea.
Molar specific de căldură - capacitatea calorică a 1 mol de substanță. Unitati - J / (mol K).
Acestea specifică de căldură sunt interconectate prin masa molară următoarea relație:
Capacitatea de căldură, precum și cantitatea de date transferate caldura corpului depinde de modul în care, sau mai degrabă în punerea în aplicare a procesului, căldura este transferată către acest organism.
Aceste rezultate indică, printre altele, că căldura specifică a gazelor este independentă de temperatură. Experimentele au arătat că, la temperaturi scăzute și comportament capacitate termică ridicată a multor gaze (în special polihidrici) pot diferi semnificativ de la comportamentul prescris de teoria clasică. De exemplu, căldura specifică a hidrogenului. egal la (cameră) la temperaturi normale (5/2) R, este redus la (3/2) R la temperaturi sub 100K, t. e., hidrogenul incepe sa se comporte ca un gaz monoatomic la aceste temperaturi. Sa stabilit experimental, de asemenea, că capacitatea termică a tuturor organismelor tind la zero pe măsură ce temperatura se apropie de zero absolut.
6.2. constanta universală a gazelor
constanta universală a gazelor (molar) (R), o constantă fizică fundamentală în ecuația de stare de 1 mol de gaz ideal.
Constanta de gaz este numeric egală cu extinderea a unui mol de gaz ideal la presiune constantă prin încălzirea 1 nA K. Pe de alta parte, constanta de gaz - diferența de cąldurii molare la presiune constantă și volum constant (pentru gazele cu proprietăți similare ideal). Valoarea numerică a constantei de gaz în unități SI (pe god 1984): R = 8,31441 (26) J / (). În alți termeni :. Erg / () = 1,9872kal / () = 82.057 / (). constant fizică (unde - gaza greutate moleculară) se numește constanta specifică a gazului.