ความจุความร้อนเป็นลักษณะทางอุณหฟิสิกส์ที่กำหนดความสามารถของร่างกายในการให้หรือรับความร้อนเพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิของร่างกาย อัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่จ่าย (หรือนำออก) ต่อ กระบวนการนี้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเรียกว่าความจุความร้อนของร่างกาย (ระบบของร่างกาย): C=dQ/dT โดยที่คือปริมาณความร้อนเบื้องต้น - การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเบื้องต้น

ความจุความร้อนเป็นตัวเลขเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับระบบเพื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้น 1 องศาภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด หน่วยความจุความร้อนจะเป็น J/K

ขึ้นอยู่กับหน่วยเชิงปริมาณของร่างกายที่ให้ความร้อนในอุณหพลศาสตร์ ความจุความร้อนของมวล ปริมาตร และโมลมีความโดดเด่น

ความจุความร้อนโดยมวลคือความจุความร้อนต่อหน่วยมวลของของไหลทำงาน, c=C/m

หน่วยความจุความร้อนมวลคือ J/(kg×K) ความจุความร้อนมวลเรียกอีกอย่างว่าความจุความร้อนจำเพาะ

ความจุความร้อนตามปริมาตรคือความจุความร้อนต่อหน่วยปริมาตรของของไหลทำงาน โดยที่ และ คือปริมาตรและความหนาแน่นของร่างกายภายใต้สภาวะทางกายภาพปกติ C'=c/V=c พี ความจุความร้อนโดยปริมาตรวัดเป็น J/(m 3 ×K)

ความจุความร้อนของกรามคือความจุความร้อนที่เกี่ยวข้องกับปริมาณของของไหลทำงาน (ก๊าซ) ในหน่วยโมล โดยที่ n คือปริมาณของก๊าซในหน่วยโมล

ความจุความร้อนของกรามวัดเป็น J/(mol×K)

ความจุความร้อนของมวลและโมลาร์มีความสัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ความจุความร้อนเชิงปริมาตรของก๊าซแสดงในรูปของความจุความร้อนโมลาร์ดังนี้

โดยที่ m 3 /mol คือปริมาตรโมลของก๊าซภายใต้สภาวะปกติ

สมการของเมเยอร์: C p – C v = R

เมื่อพิจารณาว่าความจุความร้อนไม่คงที่ แต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและพารามิเตอร์ทางความร้อนอื่นๆ จึงแยกความแตกต่างระหว่างความจุความร้อนจริงและค่าเฉลี่ยได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากพวกเขาต้องการเน้นการพึ่งพาความจุความร้อนของของไหลทำงานกับอุณหภูมิ ให้เขียนเป็น C(t) และความจุความร้อนจำเพาะเป็น c(t) โดยทั่วไป ความจุความร้อนที่แท้จริงหมายถึงอัตราส่วนของปริมาณความร้อนเบื้องต้นที่ส่งไปยังระบบเทอร์โมไดนามิกส์ในกระบวนการใดๆ ต่ออุณหภูมิของระบบนี้ที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยซึ่งเกิดจากความร้อนที่มอบให้ เราจะถือว่า C(t) เป็นความจุความร้อนที่แท้จริงของระบบเทอร์โมไดนามิกส์ที่อุณหภูมิของระบบเท่ากับ t 1 และ c(t) เป็นความจุความร้อนจำเพาะที่แท้จริงของของไหลทำงานที่อุณหภูมิเท่ากับ t 2 จากนั้นสามารถกำหนดความจุความร้อนจำเพาะเฉลี่ยของของไหลทำงานเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนจาก t 1 เป็น t 2 ได้

โดยปกติแล้วตารางจะให้ค่าเฉลี่ยของความจุความร้อน c av สำหรับช่วงอุณหภูมิต่างๆ เริ่มต้นด้วย t 1 = 0 0 C ดังนั้นในทุกกรณีที่กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ t 1 ถึง t 2 ซึ่ง เสื้อ 1 ≠0 จำนวน ความร้อนจำเพาะ q ของกระบวนการถูกกำหนดโดยใช้ค่าตารางของความจุความร้อนเฉลี่ย c av ดังนี้

ความสมบูรณ์แบบของกระบวนการทางความร้อนที่เกิดขึ้นในกระบอกสูบของเครื่องยนต์รถยนต์จริงได้รับการประเมินโดยตัวชี้วัดของรอบจริง ในขณะที่ความสมบูรณ์แบบของเครื่องยนต์โดยรวม โดยคำนึงถึงการสูญเสียพลังงานอันเนื่องมาจากแรงเสียดทานและการขับเคลื่อนของกลไกเสริม ได้รับการประเมินโดยตัวชี้วัดที่มีประสิทธิผล

งานที่ทำโดยก๊าซในกระบอกสูบของเครื่องยนต์เรียกว่างานตัวบ่งชี้ เรียกว่าตัวบ่งชี้การทำงานของก๊าซในถังเดียวในรอบเดียว งานวงจร สามารถกำหนดได้โดยใช้แผนภาพตัวบ่งชี้ตามข้อมูลการคำนวณความร้อนของเครื่องยนต์

พื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยเส้นขอบ ก -c-z"-z-b-aแผนภูมิตัวบ่งชี้ที่คำนวณได้ กต , ในระดับที่เหมาะสมจะแสดงถึงการทำงานของตัวบ่งชี้ทางทฤษฎีของก๊าซในหนึ่งกระบอกสูบต่อรอบ พื้นที่ของแผนภาพจริง มี"-c"-c"-z"-b"-b"-r-a-a"จะประกอบด้วยห่วงบนและล่าง สี่เหลี่ยม กงวงบนแสดงลักษณะการทำงานเชิงบวกของก๊าซต่อรอบ ขอบเขตของวงนี้ไม่ตรงกับที่คำนวณได้เนื่องจากจังหวะการจุดระเบิดหรือการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง (c"-c- ส"-ส"),การเผาไหม้เชื้อเพลิงแบบไม่ทันที (ด้วย "-z" -z"-с"และซี"- ซี-ซี""-z") และปล่อยคำนำหน้า (ข"-bbb"-b").

การลดพื้นที่ของแผนภาพการคำนวณด้วยเหตุผลที่ระบุจะถูกนำมาพิจารณาโดยใช้ ปัจจัยความสมบูรณ์ของแผนภาพ :

สำหรับเครื่องยนต์รถยนต์และรถแทรกเตอร์ ค่าของค่าสัมประสิทธิ์ความสมบูรณ์ของไดอะแกรมใช้ค่า 0,93...0,97.

สี่เหลี่ยม หนึ่ง วงด้านล่างมีลักษณะ งานเชิงลบใช้เวลาใน จังหวะปั๊มลูกสูบสำหรับแลกเปลี่ยนก๊าซในกระบอกสูบ ดังนั้นตัวบ่งชี้การทำงานของก๊าซที่เกิดขึ้นจริงในหนึ่งกระบอกสูบต่อรอบ:

ในทางปฏิบัติ ปริมาณสมรรถนะของเครื่องยนต์ต่อรอบจะถูกกำหนดโดยแรงดันตัวบ่งชี้เฉลี่ย พี่เท่ากับงานที่มีประโยชน์ของวัฏจักรต่อหน่วยปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบ

ที่ไหน วิ- งานที่เป็นประโยชน์ของวัฏจักร J(N m) ว– ปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบ, m3.

ความดันตัวบ่งชี้เฉลี่ย -นี่คือแรงดันคงที่ต่อลูกสูบตามเงื่อนไขระหว่างลูกสูบหนึ่งจังหวะซึ่งทำงานเท่ากับตัวบ่งชี้การทำงานของก๊าซตลอดทั้งรอบ ความกดดันนี้แสดงออกมาในระดับหนึ่งตามความสูง ปี่ สี่เหลี่ยมพร้อมพื้นที่ A = นรก - อัน และมีฐานเท่ากับความยาวของแผนภาพตัวบ่งชี้ ขนาด ปี่ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ปกติจะถึง เครื่องยนต์เบนซิน 1.2 MPa ในเครื่องยนต์ดีเซล - 1.0 MPa

งานที่เป็นประโยชน์ที่ทำโดยก๊าซในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ต่อหน่วยเวลาเรียกว่า กำลังของตัวบ่งชี้ และแสดงไว้ พาย .
ตัวบ่งชี้การทำงานของก๊าซในหนึ่งกระบอกสูบต่อรอบคือ (Nm)

แยกแยะระหว่างความจุความร้อนเฉลี่ยและความร้อนจริง- ความจุความร้อนเฉลี่ย c″ คือปริมาณความร้อนที่ใช้ไปเมื่อให้ความร้อนหน่วยก๊าซ (1 กก., 1 ลบ.ม., 1 โมล) 1 K จาก t1 ถึง t2:
с=q/(t2-t1)
ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิ t2 – t1 น้อยลงเท่าใด มีคุณค่ามากขึ้นความจุความร้อนเฉลี่ยเข้าใกล้ค่า c จริง ดังนั้น ความจุความร้อนที่แท้จริงจะเกิดขึ้นเมื่อค่า t2 – t1 เข้าใกล้ศูนย์

ความจุความร้อนเป็นหน้าที่ของพารามิเตอร์สถานะ - ความดันและอุณหภูมิ ดังนั้นในอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค ความจุความร้อนจริงและเฉลี่ยจึงมีความโดดเด่น

ความจุความร้อนของก๊าซในอุดมคติขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น และตามคำนิยามแล้ว สามารถพบได้ในช่วงอุณหภูมิเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เราสามารถสรุปได้ว่าช่วงเวลานี้น้อยมากใกล้กับค่าอุณหภูมิใดๆ จากนั้นเราสามารถพูดได้ว่าความจุความร้อนถูกกำหนดที่อุณหภูมิที่กำหนด ความจุความร้อนนี้เรียกว่า จริง.

ในเอกสารอ้างอิง การขึ้นอยู่กับความจุความร้อนจริง กับพีและ กับวีในเรื่องอุณหภูมิจะถูกระบุในรูปแบบของตารางและการพึ่งพาเชิงวิเคราะห์ ความสัมพันธ์เชิงวิเคราะห์ (เช่น สำหรับความจุความร้อนมวล) มักจะแสดงเป็นพหุนาม:

จากนั้นปริมาณความร้อนที่จ่ายไปในระหว่างกระบวนการในช่วงอุณหภูมิ [ ที1,ที2] ถูกกำหนดโดยอินทิกรัล:

เมื่อศึกษากระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ มักจะกำหนดค่าความจุความร้อนเฉลี่ยในช่วงอุณหภูมิหนึ่งๆ เป็นอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ให้มาในกระบวนการ คำถามที่ 12ถึงความแตกต่างของอุณหภูมิสุดท้าย:

จากนั้น ถ้าให้ความจุความร้อนจริงกับอุณหภูมิเป็นไปตาม (2):

บ่อยครั้งในเอกสารอ้างอิงจะมีการให้ค่าความจุความร้อนเฉลี่ย กับพีและ กับวีสำหรับช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0 ก่อน ถึงหรือซี- เช่นเดียวกับของจริง พวกมันจะแสดงในรูปแบบของตารางและฟังก์ชัน:

เมื่อแทนค่าอุณหภูมิ ทีสูตรนี้จะหาความจุความร้อนเฉลี่ยในช่วงอุณหภูมิ [ 0,ต- เพื่อค้นหาค่าเฉลี่ยของความจุความร้อนในช่วงเวลาใดก็ได้ [ ที1,ที2] โดยใช้ความสัมพันธ์ (4) คุณต้องหาปริมาณความร้อน คำถามที่ 12จ่ายเข้าระบบในช่วงอุณหภูมินี้ ตามกฎที่ทราบจากคณิตศาสตร์ อินทิกรัลในสมการ (2) สามารถแบ่งได้เป็นอินทิกรัลดังต่อไปนี้:

หลังจากนั้นจะหาค่าความจุความร้อนเฉลี่ยที่ต้องการโดยใช้สูตร (3)

เป้าหมายของการทำงาน

เพื่อทดลองหาค่าความจุความร้อนเฉลี่ยของอากาศในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ ที 1 ถึง ที 2 สร้างการพึ่งพาความจุความร้อนของอากาศกับอุณหภูมิ

1. กำหนดพลังงานที่ใช้ไปกับการทำความร้อนก๊าซจาก ที 1

ก่อน ที 2 .

2. บันทึกค่าการไหลของอากาศในช่วงเวลาที่กำหนด

คำแนะนำในการเตรียมงานห้องปฏิบัติการ

1. ศึกษาเนื้อหาในส่วนหลักสูตร “ความจุความร้อน” โดยใช้เอกสารที่แนะนำ

2. ทำความคุ้นเคยกับคู่มือวิธีการนี้

3. เตรียมระเบียบปฏิบัติ งานห้องปฏิบัติการรวมถึงเนื้อหาทางทฤษฎีที่จำเป็นที่เกี่ยวข้องกับงานนี้ (สูตรการคำนวณ แผนภาพ กราฟ)

การแนะนำทางทฤษฎี

ความจุความร้อน- ปริมาณทางอุณหฟิสิกส์ที่สำคัญที่สุด ซึ่งรวมอยู่ในการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์ทั้งหมดทั้งทางตรงและทางอ้อม

ความจุความร้อนเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางอุณหฟิสิกส์ของสารและขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลของก๊าซ μ , อุณหภูมิ ที, ความดัน ร, จำนวนองศาอิสระของโมเลกุล ฉันจากกระบวนการจ่ายหรือกำจัดความร้อน พี = ค่าคงที่, โวลต์ =ค่าคงที่- ความจุความร้อนขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลของก๊าซอย่างมีนัยสำคัญที่สุด μ - ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนของก๊าซและของแข็งบางชนิดคือ

ดังนั้นให้น้อยลง μ สารยิ่งมีน้อยกว่าในหนึ่งกิโลโมลและต้องให้ความร้อนมากขึ้นเพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิของก๊าซ 1 K นี่คือสาเหตุที่ไฮโดรเจนเป็นสารหล่อเย็นที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเช่นอากาศ

ความจุความร้อนหมายถึงปริมาณความร้อนที่ต้องนำไปเป็น 1 ตามตัวเลข กิโลกรัม(หรือ 1 ม 3) สารจะเปลี่ยนอุณหภูมิ 1 K

เนื่องจากปริมาณความร้อนที่จ่ายมา ดีคิวขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการ ดังนั้นความจุความร้อนก็ขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการด้วย ระบบเดียวกันในกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ต่างกันมีความจุความร้อนต่างกัน - ซีพี, ประวัติย่อ, ซีเอ็น- ยิ่งใหญ่ที่สุด ความสำคัญในทางปฏิบัติมี ซีพีและ ประวัติย่อ.

ตามทฤษฎีจลนศาสตร์โมเลกุลของก๊าซ (MKT) สำหรับกระบวนการที่กำหนด ความจุความร้อนจะขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุลเท่านั้น เช่น ความจุความร้อน ซีพีและ ประวัติย่อสามารถกำหนดได้ว่าเป็น

สำหรับอากาศ ( เค = 1,4; ร = 0,287 เคเจ/(กิโลกรัม· ถึง))

กิโลจูล/กก

สำหรับก๊าซในอุดมคติที่กำหนด ความจุความร้อนจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น เช่น

ความจุความร้อนของร่างกายในกระบวนการนี้เรียกว่าอัตราส่วนความร้อน ดีคิวที่ได้รับจากร่างกายโดยมีการเปลี่ยนแปลงสถานะเพียงเล็กน้อยเป็นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกายด้วย dt

ความจุความร้อนจริงและเฉลี่ย

ความจุความร้อนที่แท้จริงของของไหลทำงานมีดังนี้:

ความจุความร้อนจริงจะแสดงค่าความจุความร้อนของของไหลทำงาน ณ จุดหนึ่งพร้อมกับพารามิเตอร์ที่กำหนด

ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเท แสดงในรูปความจุความร้อนจริงสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ

มี:

การพึ่งพาเชิงเส้นตรงของความจุความร้อนกับอุณหภูมิ

ที่ไหน ก- ความจุความร้อนที่ ที= 0 °ซ;

ข = ทีจีα - สัมประสิทธิ์เชิงมุม

การพึ่งพาความจุความร้อนแบบไม่เชิงเส้นกับอุณหภูมิ

ตัวอย่างเช่น สำหรับออกซิเจน สมการจะแสดงเป็น

กิโลจูล/(กก. เคลวิน)

ความจุความร้อนต่ำกว่าค่าเฉลี่ย กับทีเข้าใจอัตราส่วนของปริมาณความร้อนในกระบวนการที่ 1-2 ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่สอดคล้องกัน

กิโลจูล/(กก. เคลวิน)

ความจุความร้อนเฉลี่ยคำนวณได้ดังนี้:

ที่ไหน ที = ที 1 + ที 2 .

การคำนวณความร้อนโดยใช้สมการ

ยากเนื่องจากตารางให้ค่าความจุความร้อน ดังนั้นความจุความร้อนจึงอยู่ในช่วงตั้งแต่ ที 1 ถึง ที 2 ต้องถูกกำหนดโดยสูตร

.

ถ้าอุณหภูมิ ที 1 และ ที 2 ถูกกำหนดโดยการทดลอง จากนั้นสำหรับ ม. กกก๊าซ ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทควรคำนวณโดยใช้สมการ

เฉลี่ย กับทีและ กับความจุความร้อนจริงสัมพันธ์กันโดยสมการ:

สำหรับก๊าซส่วนใหญ่ อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น ที, ยิ่งความจุความร้อนสูงขึ้น ด้วย v, ด้วย p- ทางกายภาพแล้ว หมายความว่า ยิ่งก๊าซร้อนมากเท่าใด ก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้นที่จะให้ความร้อนต่อไป

ความจุความร้อนคืออัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับระบบต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่สังเกตได้ (ในกรณีที่ไม่มี ปฏิกิริยาเคมีการเปลี่ยนแปลงของสารจากสถานะการรวมตัวหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งและที่ A " = 0)

โดยทั่วไปความจุความร้อนจะคำนวณต่อมวล 1 กรัม จากนั้นเรียกว่าจำเพาะ (J/g*K) หรือต่อ 1 โมล (J/mol*K) จากนั้นเรียกว่าฟันกราม

แยกแยะ ปานกลางและเป็นความจริงความจุความร้อน.

เฉลี่ยความจุความร้อนคือความจุความร้อนในช่วงอุณหภูมิ เช่น อัตราส่วนของความร้อนที่ส่งไปยังร่างกายต่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิด้วยค่า ΔT

จริงความจุความร้อนของร่างกายคืออัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเพียงเล็กน้อยต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่สอดคล้องกัน

ง่ายต่อการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างความจุความร้อนเฉลี่ยและความจุความร้อนจริง:

แทนค่าของ Q ในนิพจน์สำหรับความจุความร้อนเฉลี่ยเรามี:

ความจุความร้อนที่แท้จริงขึ้นอยู่กับลักษณะของสาร อุณหภูมิ และสภาวะที่การถ่ายเทความร้อนไปยังระบบเกิดขึ้น

ดังนั้นหากระบบถูกปิดล้อมด้วยปริมาตรคงที่นั่นคือ สำหรับ ไอโซคอริกกระบวนการที่เรามี:

หากระบบขยายหรือหดตัวแต่ความดันคงที่คือ สำหรับ ไอโซบาริกกระบวนการที่เรามี:

แต่ ΔQ V = dU และ ΔQ P = dH ดังนั้น

C V = (∂U/∂T) v และ C P = (∂H/∂T) p

(หากตัวแปรหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นคงที่ในขณะที่ตัวแปรอื่นแปรผัน จะถือว่าอนุพันธ์นั้นเป็นบางส่วนตามตัวแปรที่เปลี่ยนแปลง)

ความสัมพันธ์ทั้งสองใช้ได้กับสารใดๆ และสถานะการรวมกลุ่มใดๆ ในการแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง C V และ C P จำเป็นต้องแยกความแตกต่างด้วยอุณหภูมิ การแสดงออกของเอนทาลปี H = U + pV /

สำหรับก๊าซในอุดมคติ pV=nRT

สำหรับหนึ่งโมลหรือ

ความแตกต่าง R แสดงถึงการขยายตัวของไอโซบาริกของก๊าซในอุดมคติ 1 โมล เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหนึ่งหน่วย

ในของเหลวและ ของแข็งเนื่องจากปริมาตรเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่อให้ความร้อน C P = C V

การขึ้นอยู่กับผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาเคมีต่ออุณหภูมิ สมการเคอร์ชอฟฟ์

เมื่อใช้กฎของเฮสส์ คุณสามารถคำนวณผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ (ปกติคือ 298K) ซึ่ง ความร้อนมาตรฐานการก่อตัวหรือการเผาไหม้ของผู้เข้าร่วมปฏิกิริยาทั้งหมด

แต่บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องทราบผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่างกัน

พิจารณาปฏิกิริยา:

ν A+ν B B= ν C C+ν D D

ให้เราแสดงด้วย H เอนทาลปีของผู้เข้าร่วมปฏิกิริยาต่อ 1 โมล การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดในเอนทาลปี ΔΗ(T) ของปฏิกิริยาจะแสดงออกโดยสมการ:

ΔΗ = (ν C Н С +ν D Н D) - (ν A Н А +ν B Н В); va, vb, vc, vd - สัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ ชม.

หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ความดันคงที่ การเปลี่ยนแปลงของเอนทาลปีจะเท่ากับผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา และถ้าเราแยกสมการนี้ด้วยอุณหภูมิ เราจะได้:

สมการสำหรับกระบวนการไอโซบาริกและไอโซโคริก

และ

เรียกว่า สมการของเคอร์ชอฟฟ์(ในรูปแบบที่แตกต่างกัน) พวกเขาอนุญาต ในเชิงคุณภาพประเมินการพึ่งพาผลกระทบทางความร้อนต่ออุณหภูมิ

อิทธิพลของอุณหภูมิที่มีต่อผลกระทบทางความร้อนถูกกำหนดโดยเครื่องหมายของค่า ΔС p (หรือ ΔС V)

ที่ ΔС พี > 0ค่านั่นคือด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบจากความร้อนเพิ่มขึ้น

ที่ ΔС หน้า< 0 นั่นคือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ผลกระทบจากความร้อนจะลดลง

ที่ ΔС พี = 0- ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา เป็นอิสระจากอุณหภูมิ

นั่นคือต่อจากนี้ ΔС p กำหนดเครื่องหมายด้านหน้า ΔН

นี่คือปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับระบบเพื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้น 1 ( ถึง) ปราศจาก งานที่มีประโยชน์และความสม่ำเสมอของพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง

ถ้าเราเอาสสารแต่ละอย่างมาเป็นระบบแล้ว ความจุความร้อนรวมของระบบเท่ากับความจุความร้อนของสาร 1 โมล () คูณด้วยจำนวนโมล ()

ความจุความร้อนสามารถจำเพาะและเป็นโมลได้

ความร้อนจำเพาะคือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้มวลสารหนึ่งหน่วยร้อนขึ้น 1 ลูกเห็บ(ค่าเข้มข้น).

ความจุความร้อนของกรามคือปริมาณความร้อนที่ต้องทำให้สารหนึ่งโมลร้อนขึ้น 1 โมล ลูกเห็บ.

มีความจุความร้อนจริงและเฉลี่ย

ในทางวิศวกรรม มักใช้แนวคิดเรื่องความจุความร้อนเฉลี่ย

เฉลี่ยคือความจุความร้อนสำหรับช่วงอุณหภูมิที่กำหนด

หากระบบที่มีปริมาณของสารหรือมวลได้รับปริมาณความร้อน และอุณหภูมิของระบบเพิ่มขึ้นจาก เป็น จะสามารถคำนวณความจุความร้อนจำเพาะเฉลี่ยหรือความจุความร้อนโมลาร์ได้:

ความจุความร้อนของฟันกรามที่แท้จริง- นี่คืออัตราส่วนของปริมาณความร้อนเล็กน้อยที่ได้รับจากสาร 1 โมลที่อุณหภูมิหนึ่งต่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่สังเกตได้ในเวลาเดียวกัน

ตามสมการ (19) ความจุความร้อนก็เหมือนกับความร้อน ไม่ใช่หน้าที่ของสถานะ ที่ความดันหรือปริมาตรคงที่ ตามสมการ (11) และ (12) ความร้อน และด้วยเหตุนี้ ความจุความร้อนจึงได้รับคุณสมบัติของฟังก์ชันสถานะ กล่าวคือ สิ่งเหล่านี้จะกลายเป็นฟังก์ชันเฉพาะของระบบ ดังนั้นเราจึงได้ความจุความร้อนไอโซคอริกและไอโซบาริก

ความจุความร้อนไอโซคอริก- ปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายเข้าระบบเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ 1 ถ้ากระบวนการเกิดขึ้นที่

ความจุความร้อนไอโซบาริก- ปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายเข้าระบบเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ 1 ที่

ความจุความร้อนไม่เพียงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับปริมาตรของระบบด้วย เนื่องจากมีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคที่เปลี่ยนแปลงเมื่อระยะห่างระหว่างอนุภาคเปลี่ยนไป ดังนั้นอนุพันธ์ย่อยจึงถูกใช้ในสมการ (20) และ (21)

เอนทาลปีของก๊าซในอุดมคติก็เหมือนกับพลังงานภายในของมัน ที่เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิเท่านั้น:

และตามสมการ Mendeleev-Clapeyron แล้ว

ดังนั้น สำหรับก๊าซอุดมคติในสมการ (20), (21) อนุพันธ์ย่อยสามารถแทนที่ด้วยส่วนต่างทั้งหมดได้:

จากการแก้สมการร่วม (23) และ (24) โดยคำนึงถึง (22) เราได้สมการสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างและสำหรับก๊าซในอุดมคติ

โดยการหารตัวแปรในสมการ (23) และ (24) เราสามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงได้ กำลังภายในและเอนทาลปีเมื่อให้ความร้อนแก่ก๊าซในอุดมคติ 1 โมลจากอุณหภูมิถึง

หากสามารถพิจารณาความจุความร้อนคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด จากนั้นเราจะได้ผลลัพธ์จากการรวมกลุ่ม:

ให้เราสร้างความสัมพันธ์ระหว่างความจุความร้อนเฉลี่ยและความจุความร้อนจริง การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในด้านหนึ่งแสดงด้วยสมการ (27) ในทางกลับกัน

เมื่อทำให้ด้านขวามือของสมการเท่ากันและแสดงความจุความร้อนเฉลี่ย เราได้:

สามารถหานิพจน์ที่คล้ายกันสำหรับความจุความร้อนไอโซคอริกเฉลี่ยได้

ความจุความร้อนของของแข็ง ของเหลว และก๊าซส่วนใหญ่จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ การพึ่งพาความจุความร้อนของสารของแข็ง ของเหลว และก๊าซกับอุณหภูมิแสดงโดยสมการเชิงประจักษ์ของรูปแบบ:

ที่ไหน ก, ข, คและเป็นค่าสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์ที่คำนวณจากข้อมูลการทดลองบน และค่าสัมประสิทธิ์อ้างอิงถึง อินทรียฺวัตถุและ - ถึงอนินทรีย์ ค่าสัมประสิทธิ์ของสารต่างๆมีระบุไว้ในหนังสืออ้างอิงและใช้ได้กับเท่านั้น ช่วงเวลาที่กำหนดอุณหภูมิ

ความจุความร้อนของก๊าซในอุดมคติไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล ความจุความร้อนต่อระดับความอิสระเท่ากับ (ระดับความอิสระ - จำนวนประเภทการเคลื่อนที่อิสระซึ่งสามารถสลายตัวการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนของโมเลกุลได้) โมเลกุลเชิงเดี่ยวมีลักษณะเฉพาะด้วยการเคลื่อนที่แบบแปลน ซึ่งสามารถสลายตัวได้เป็น 3 ส่วนตามทิศทางตั้งฉากกัน 3 ทิศทางตามแนวแกน 3 แกน ดังนั้นความจุความร้อนไอโซคอริกของก๊าซในอุดมคติที่มีโมเลกุลเดี่ยวจึงเท่ากับ

จากนั้นความจุความร้อนไอโซบาริกของก๊าซในอุดมคติที่มีอะตอมเดี่ยวตาม (25) จะถูกกำหนดโดยสมการ

โมเลกุลไดอะตอมมิกของก๊าซในอุดมคติ นอกเหนือจากการเคลื่อนที่แบบแปลนอิสระสามระดับแล้ว ยังมีการเคลื่อนที่แบบหมุนอิสระอีก 2 องศาอีกด้วย เพราะฉะนั้น.