Tepelná kapacita

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 30. dubna 2022; kontroly vyžadují 6 úprav .

Tepelná kapacita
$C={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} T))$
Dimenze	L 2 MT− 2 Θ− 1
Jednotky
SI	J/K
GHS	erg/K
Poznámky
Skalární

Tepelná kapacita - množství tepla absorbovaného (uvolňovaného) tělem v procesu zahřívání (ochlazení) o 1 kelvin . Přesněji řečeno, tepelná kapacita je fyzikální veličina definovaná jako poměr množství tepla absorbovaného / uvolněného termodynamickým systémem s nekonečně malou změnou jeho teploty k velikosti této změny [1] [2] [3] [ 4] [5] : $\delta Q$ $T$ $\mathrm {d} T$

C={\delta Q \over \mathrm {d} T}.

Malé množství tepla je označeno (spíše než ), aby se zdůraznilo, že se nejedná o diferenciál stavového parametru (na rozdíl např. od ), ale o funkci procesu . Tepelná kapacita je proto charakteristikou procesu přechodu mezi dvěma stavy termodynamického systému [6] , která závisí na dráze procesu (například na jeho provádění při konstantním objemu nebo konstantním tlaku ) [7 ] [8] a na způsobu vytápění/chlazení ( kvazistatickém nebo nestatickém) [7] [9] . Nejednoznačnost v definici tepelné kapacity [10] se v praxi odstraňuje volbou a fixací dráhy kvazistatického děje (obvykle se stanoví, že proces probíhá při konstantním tlaku rovném atmosférickému tlaku). Při jednoznačné volbě procesu se tepelná kapacita stává stavovým parametrem [11] [12] a termofyzikální vlastností látky tvořící termodynamický systém [13] . $\delta Q$ $\mathrm {d} Q$ $\mathrm {d} T$

Měrné, molární a objemové tepelné kapacity

Je zřejmé, že čím větší je hmotnost tělesa, tím více tepla je potřeba k jeho zahřátí a tepelná kapacita tělesa je úměrná množství látky v něm obsažené. Množství látky lze charakterizovat hmotností nebo počtem molů. Proto je vhodné používat koncepty měrné tepelné kapacity (tepelná kapacita na jednotku hmotnosti tělesa):

{\displaystyle c={C\over m))

a molární tepelná kapacita (tepelná kapacita jednoho molu látky):

C_{\mu }={C \over \nu },

kde je množství hmoty v těle; - tělesná hmotnost; - molární hmotnost. Molární a měrné tepelné kapacity souvisí poměrem [14] [15] . ${\displaystyle \nu ={m \over \mu ))$ $m$ $\mu$ $C_{\mu }=c\mu$

Objemová tepelná kapacita (tepelná kapacita na jednotku objemu tělesa):

C'={C \over V}.

Tepelná kapacita pro různé procesy a skupenství látek

Pojem tepelná kapacita je definován jak pro látky v různých stavech agregace ( pevné látky , kapaliny , plyny ), tak pro soubory částic a kvazičástic (ve fyzice kovů se například hovoří o tepelné kapacitě elektronového plynu ).

Tepelná kapacita ideálního plynu

Tepelná kapacita systému neinteragujících částic (například ideálního plynu) je určena počtem stupňů volnosti částic.

Molární tepelná kapacita při konstantním objemu:

C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,

kde ≈ 8,31 J/(mol·K) je univerzální plynová konstanta , je počet stupňů volnosti molekuly [14] [15] . $R$ $i$

Molární tepelná kapacita při konstantním tlaku souvisí s Mayerovým vztahem : $ŽIVOTOPIS$

C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.

Tepelná kapacita krystalů

Existuje několik teorií tepelné kapacity pevného tělesa:

Dulong-Petitův zákon a Joule-Koppův zákon . Oba zákony jsou odvozeny z klasických pojmů a platí s určitou přesností pouze pro normální teploty (od cca 15 °C do 100 °C).
Einsteinova kvantová teorie tepelných kapacit . První aplikace kvantových zákonů na popis tepelné kapacity.
Kvantová teorie Debyeových tepelných kapacit . Obsahuje nejúplnější popis a dobře souhlasí s experimentem.

Teplotní závislost

Se zvýšením teploty se tepelná kapacita zvyšuje v krystalech a prakticky se nemění v kapalinách a plynech.

Během fázového přechodu dochází ke skoku v tepelné kapacitě. Tepelná kapacita v blízkosti samotného fázového přechodu má tendenci k nekonečnu, protože teplota fázového přechodu zůstává konstantní, když se teplo mění.

Poznámky

↑ Tepelná kapacita. BDT, 2016 .
↑ Bulidorova G.V. a další , Fyzikální chemie, kniha. 1, 2016 , str. 41.
↑ Artemov A. V. , Fyzikální chemie, 2013 , s. čtrnáct.
↑ Ippolitov E. G. a kol. , Fyzikální chemie, 2005 , str. dvacet.
↑ Sivukhin D.V. , Termodynamika a molekulová fyzika, 2006 , s. 65.
↑ Sivukhin D.V. , Termodynamika a molekulová fyzika, 2006 , s. 66.
↑ 1 2 Lifshits E. M. , Tepelná kapacita, 1992 .
↑ Belov G.V. , Termodynamika, část 1, 2017 , str. 94.
↑ E. M. Lifshits , Tepelná kapacita, 1976 .
↑ Bazarov I.P. , Termodynamika, 2010 , str. 39.
↑ Borshchevsky A. Ya., Physical chemistry, vol. 1, 2017 , s. 115.
↑ Kubo R. , Termodynamika, 1970 , str. 22.
↑ N. M. Beljajev , Termodynamika, 1987 , s. 5.
↑ 1 2 Nikerov. V. A. Fyzika: učebnice a workshop pro akademické pregraduální studenty. - Yurayt, 2015. - S. 127-129. — 415 s. - ISBN 978-5-9916-4820-2 .
↑ 1 2 Ilyin V. A. Fyzika: učebnice a workshop pro aplikované bakalářské studium. - Yurayt, 2016. - S. 142-143. — 399 s. - ISBN 978-5-9916-6343-4 .

Literatura

Artemov A. V. Fyzikální chemie. - M . : Akademie, 2013. - 288 s. - (Bakalářský titul). — ISBN 978-5-7695-9550-9 .
Bazarov I. P. [www.libgen.io/book/index.php?md5=85124A004B05D9CD4ECFB6106E1DD560 Termodynamika]. - 5. vyd. - SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2010. - 384 s. - (Učebnice pro vysoké školy. Odborná literatura). - ISBN 978-5-8114-1003-3 . (nedostupný odkaz)
Belov G. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=8E73E5B941B5841BAE1F74E200306649 Termodynamika. Část 1]. — 2. vyd., opraveno. a doplňkové - M. : Yurayt, 2017. - 265 s. — (Bakalářský. Akademický kurz). - ISBN 978-5-534-02731-0 . (nedostupný odkaz)
Beljajev N. M. [libgen.io/book/index.php?md5=bbaf63a616d5d3fa315ef65659841880 Termodynamika]. - Kyjev: Vishcha school, 1987. - 344 s.
Borshchevsky A. Ya. [www.libgen.io/book/index.php?md5=A5B4FC1FCDA96540A34A61CBFEB2DD8D Fyzikální chemie. Svazek 1 online. Obecná a chemická termodynamika]. — M. : Infra-M, 2017. — 868 s. — (Vysoké vzdělání: bakalářský). — ISBN 978-5-16-104227-4 . (nedostupný odkaz)
G. V. Bulidorova , Yu. G. Galyametdinov , Kh. M. Yaroshevskaya , V. P. Barabanov Fyzikální chemie. Kniha 1. Základy chemické termodynamiky. Fázové rovnováhy. — M. : KDU; Univerzitní kniha, 2016. - 516 s. - ISBN 978-5-91304-600-0 .
Ippolitov E. G., Artemov A. V., Batrakov V. V. Fyzikální chemie / Ed. E. G. Ippolitová. - M . : Akademie, 2005. - 448 s. — (Vyšší odborné vzdělání). — ISBN 978-5-7695-1456-6 .
Kubo R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=800842C9CC74ADB4CC04B0BE82BB1BF7 Termodynamika]. - M .: Mir, 1970. - 304 s. (nedostupný odkaz)
Lifshits E. M. Tepelná kapacita // Fyzikální encyklopedie / Ed. A. M. Prochorov . - M . : Velká sovětská encyklopedie , 1992. - T. 5. - S. 77–78.
Lifshits E. M. Tepelná kapacita // Velká sovětská encyklopedie / Ed. A. M. Prochorov . — 3. vydání. - M . : Velká sovětská encyklopedie , 1976. - T. 25. - S. 451.
Sivukhin DV Obecný kurz fyziky. - 5. vydání, přepracované. - M . : Fizmatlit , 2006. - T. II. Termodynamika a molekulární fyzika. — 544 s. - ISBN 5-9221-0601-5 .
Tepelná kapacita // Velká ruská encyklopedie. - M . : Velká ruská encyklopedie , 2016. - T. 32. - S. 54.