Количество теплоты

Изменить внутреннюю энергию термодинамической системы можно двумя различными путями: путем совершения работы или путем теплопередачи.

Теплопередачей (или теплообменом) называют передачу тепловой энергии от одной термодинамической системы другой без совершения работы и при этом тепловая энергия не превращается в другие формы энергии.

Возможны три разных способа теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность - это передача тепла от горячего тела холодному при их непосредственном соприкосновении. Конвекция - это передача тепла путем взаимного перемещения теплых и холодных слоев жидкости или газа. При этом теплые слои как более легкие поднимаются вверх, а на их место сверху опускаются более тяжелые холодные слои, которые нагреваются и тоже поднимаются вверх, и т. д. Излучение - это передача тепла с помощью электромагнитных волн.

При теплопередаче на границе между горячим и холодным телами молекулы горячего тела отдают часть своей кинетической энергии молекулам холодного тела и поэтому начинают двигаться медленнее, а молекулы холодного тела - быстрее. Из-за этого температура горячего тела понижается, а холодного повышается и в конце процесса теплопередачи их температуры выравниваются. В процессе теплообмена одни тела отдают, а другие - получают некоторое количество теплоты Q. Количество теплоты - это мера изменения внутренней энергии тела, не связанного с совершением работы и переносом вещества. Необходимо помнить, что тело может отдавать или получать только энергию, а количество теплоты Q является лишь числовым эквивалентом энергии, отданной или полученной телом в процессе теплообмена. Количество теплоты зависит от рода процесса и не является функцией состояния системы.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела (или отдаваемое телом при охлаждении), пропорционально массе тела m, изменению его температуры DT и зависит от вещества, из которого состоит тело: Q = c m (t₂ - t₁), где с - удельная теплоемкость вещества . Удельная теплоемкость вещества численно равна тому количеству теплоты, которое необходимо сообщить данному веществу массой 1 кг для ее нагревания на 1 К.

Теплоемкостью тела С называют количество теплоты, которое необходимо сообщить данному телу для его нагревания на 1 К, т.е. .

Молярной теплоемкостью вещества называют количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 моль данного вещества на 1 К, т. е. , где М —молярная масса вещества.

Удельная теплота сгорания вещества q характеризует количество теплоты Q, выделяющейся при полном сгорании 1 кг массы данного вещества, т. е. q = Q/m.