Hőkapacitás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. április 30-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

Hőkapacitás
$C={\frac {\delta Q}{\mathrm {d} T))$
Dimenzió	L 2 MT− 2 Θ− 1
Egységek
SI	J/K
GHS	erg/K
Megjegyzések
Skalár

Hőkapacitás - a test által a melegítés (hűtés) során felvett (kibocsátott) hő mennyisége 1 kelvinnel . Pontosabban, a hőkapacitás egy fizikai mennyiség , amelyet egy termodinamikai rendszer által elnyelt/kibocsátott hő mennyiségének és a változás nagyságához viszonyított arányaként határozunk meg [1] [2] [3] [ 4] [5] : $\delta Q$ $T$ $\mathrm {d} T$

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

Egy kis hőmennyiséget jelölünk (ahelyett ), hogy hangsúlyozzuk, ez nem az állapotparaméter különbsége ( ellentétben például a -tól ), hanem a folyamat függvénye . Ezért a hőkapacitás a termodinamikai rendszer két állapota közötti átmenet folyamatának jellemzője [6] , amely a folyamat útjától (például állandó térfogaton vagy állandó nyomáson történő végrehajtásától ) függ [7 ] ] [8] , valamint a fűtés/hűtés módszeréről ( kvázi statikus vagy nem statikus) [7] [9] . A hőkapacitás [10] definíciójának kétértelműségét a gyakorlatban egy kvázistatikus folyamat útjának megválasztásával és rögzítésével küszöböljük ki (általában kikötik, hogy a folyamat a légköri nyomással megegyező állandó nyomáson megy végbe). Az eljárás egyértelmű megválasztásával a hőkapacitás állapotparaméter [ 11] [12] és a termodinamikai rendszert alkotó anyag termofizikai tulajdonsága [13] . $\delta Q$ $\mathrm {d} Q$ $\mathrm {d} T$

Fajlagos, moláris és térfogati hőkapacitások

Nyilvánvalóan minél nagyobb a test tömege, annál több hőre van szükség a felmelegítéséhez, és a test hőkapacitása arányos a benne lévő anyag mennyiségével. Egy anyag mennyiségét tömeggel vagy mólszámmal jellemezhetjük. Ezért célszerű a fajlagos hőkapacitás (a test egységnyi tömegére jutó hőkapacitás) fogalmát használni:

c={C\over m}

és moláris hőkapacitás (egy mól anyag hőkapacitása):

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

hol van az anyag mennyisége a testben; - testtömeg; - moláris tömeg. A moláris és a fajlagos hőkapacitásokat a [14] [15] arány határozza meg . ${\displaystyle \nu ={m \over \mu ))$ $m$ $\mu$ $C_{\mu }=c\mu$

Térfogati hőkapacitás (a test térfogategységére eső hőkapacitás):

C'={C \over V}.

Hőkapacitás különféle folyamatokhoz és halmazállapotokhoz

A hőkapacitás fogalmát mind a különböző halmazállapotú anyagokra ( szilárd anyagok , folyadékok , gázok ), mind pedig a részecskék és kvázirészecskék együtteseire határozzák meg (a fémfizikában például az elektrongáz hőkapacitásáról beszélnek ).

Egy ideális gáz hőkapacitása

A nem kölcsönható részecskékből álló rendszer (például ideális gáz) hőkapacitását a részecskék szabadságfokainak száma határozza meg .

Moláris hőkapacitás állandó térfogaton:

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

ahol ≈ 8,31 J/(mol·K) az univerzális gázállandó , a molekula szabadsági fokainak száma [14] [15] . $R$ $én$

A moláris hőkapacitás állandó nyomáson a Mayer-féle összefüggéshez kapcsolódik : $ÖNÉLETRAJZ$

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

Kristályok hőkapacitása

Számos elmélet létezik a szilárd test hőkapacitásáról:

A Dulong-Petit törvény és a Joule-Kopp törvény . Mindkét törvény a klasszikus fogalmakból származik, és bizonyos pontossággal csak normál hőmérsékletre (körülbelül 15 °C és 100 °C között) érvényes.
Einstein hőkapacitások kvantumelmélete . A kvantumtörvények első alkalmazása a hőkapacitás leírására.
Debye hőkapacitásainak kvantumelmélete . A legteljesebb leírást tartalmazza, és jól illeszkedik a kísérlethez.

Hőmérséklet függés

A hőmérséklet emelkedésével a hőkapacitás növekszik a kristályokban, és gyakorlatilag nem változik folyadékokban és gázokban.

A fázisátalakulás során a hőkapacitás ugrásszerű. Maga a fázisátalakulás közelében a hőkapacitás a végtelenbe hajlik, mivel a fázisátalakulás hőmérséklete a hő változásával állandó marad.

Jegyzetek

↑ Hőteljesítmény. BDT, 2016 .
↑ Bulidorova G.V. és mások , Fizikai kémia, könyv. 1, 2016 , p. 41.
↑ Artemov A. V. , Fizikai kémia, 2013 , p. tizennégy.
↑ Ippolitov E. G. et al. , Physical Chemistry, 2005 , p. húsz.
↑ Sivukhin D.V. , Termodinamika és molekuláris fizika, 2006 , p. 65.
↑ Sivukhin D.V. , Termodinamika és molekuláris fizika, 2006 , p. 66.
↑ 1 2 Lifshits E. M. , Hőkapacitás, 1992 .
↑ Belov G.V. , Termodinamika, 1. rész, 2017 , p. 94.
↑ E. M. Lifshits , Hőkapacitás, 1976 .
↑ Bazarov I.P. , Termodinamika, 2010 , p. 39.
↑ Borshchevsky A. Ya., Fizikai kémia, 1. kötet, 2017 , p. 115.
↑ Kubo R. , Termodinamika, 1970 , p. 22.
↑ N. M. Belyaev , Termodinamika, 1987 , p. 5.
↑ 1 2 Nikerov. V. A. Fizika: tankönyv és műhely akadémiai alapszakos hallgatók számára. - Yurayt, 2015. - S. 127-129. — 415 p. - ISBN 978-5-9916-4820-2 .
↑ 1 2 Iljin V. A. Fizika: tankönyv és műhely az alkalmazott alapképzéshez. - Yurayt, 2016. - S. 142-143. — 399 p. - ISBN 978-5-9916-6343-4 .

Irodalom

Artemov A. V. Fizikai kémia. - M . : Akadémia, 2013. - 288 p. - (Főiskolai diploma). — ISBN 978-5-7695-9550-9 .
Bazarov I. P. [www.libgen.io/book/index.php?md5=85124A004B05D9CD4ECFB6106E1DD560 Termodinamika]. - 5. kiadás - SPb.-M.-Krasnodar: Lan, 2010. - 384 p. - (Tankönyvek egyetemek számára. Szakirodalom). - ISBN 978-5-8114-1003-3 . (nem elérhető link)
Belov G. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=8E73E5B941B5841BAE1F74E200306649 Termodinamika. 1. rész]. — 2. kiadás, javítva. és további - M. : Yurayt, 2017. - 265 p. — (Bachelor. Akadémiai tanfolyam). - ISBN 978-5-534-02731-0 . (nem elérhető link)
Belyaev N. M. [libgen.io/book/index.php?md5=bbaf63a616d5d3fa315ef65659841880 Termodinamika]. - Kijev: Vishcha iskola, 1987. - 344 p.
Borshchevsky A. Ya. [www.libgen.io/book/index.php?md5=A5B4FC1FCDA96540A34A61CBFEB2DD8D Fizikai kémia. 1. kötet online. Általános és kémiai termodinamika]. — M. : Infra-M, 2017. — 868 p. — (Felsőfokú végzettség: alapképzés). — ISBN 978-5-16-104227-4 . (nem elérhető link)
G. V. Bulidorova , Yu. G. Galyametdinov , Kh. M. Yaroshevskaya , V. P. Barabanov Fizikai kémia. 1. könyv A kémiai termodinamika alapjai. Fázisegyensúlyok. — M. : KDU; Egyetemi könyv, 2016. - 516 p. - ISBN 978-5-91304-600-0 .
Ippolitov E. G., Artemov A. V., Batrakov V. V. Fizikai kémia / Szerk. E. G. Ippolitova. - M . : Akadémia, 2005. - 448 p. — (Felsőfokú szakmai végzettség). — ISBN 978-5-7695-1456-6 .
Kubo R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=800842C9CC74ADB4CC04B0BE82BB1BF7 Termodinamika]. - M . : Mir, 1970. - 304 p. (nem elérhető link)
Lifshits E. M. Hőkapacitás // Fizikai enciklopédia / Szerk. A. M. Prohorov . - M . : Great Soviet Encyclopedia , 1992. - T. 5. - S. 77–78.
Lifshits E. M. Hőkapacitás // Great Soviet Encyclopedia / Szerk. A. M. Prohorov . — 3. kiadás. - M . : Nagy Szovjet Enciklopédia , 1976. - T. 25. - S. 451.
Sivukhin DV Általános fizika tanfolyam. - 5. kiadás, átdolgozott. - M . : Fizmatlit , 2006. - T. II. Termodinamika és molekuláris fizika. — 544 p. - ISBN 5-9221-0601-5 .
Hőkapacitás // Nagy orosz enciklopédia. - M . : Nagy Orosz Enciklopédia , 2016. - T. 32. - 54. o.