Истинная и средняя теплоемкости

 

Теплоемкость является функцией параметров состояния – давления и температуры, поэтому в технической термодинамике различают истинную и среднюю теплоемкости.

Теплоемкость идеального газа зависит только от температуры и по определению может быть найдена лишь в интервале температур . Однако всегда можно предположить, что этот интервал очень мал вблизи какого-либо значения температуры. Тогда можно сказать, что теплоемкость определена при данной температуре. Такая теплоемкость называется истинной.

В справочной литературе зависимость истинных теплоемкостей с_р и с_v от температуры задают в виде таблиц и аналитических зависимостей. Аналитическую зависимость (например, для массовой теплоемкости) обычно представляют в виде полинома:

 

 

Тогда количество подведенной в процессе теплоты в интервале температур [ t₁,t₂ ] определяется интегралом:

. (2)

При исследовании термодинамических процессов часто определяют среднее в интервале температур значение теплоемкости. Она представляет собой отношение количества подведенной в процессе теплоты Q₁₂ к конечной разности температур:

. (3)

 

Тогда, если задана зависимость истинной теплоемкости от температуры, в соответствии с (2):

.

 

Часто в справочной литературе приводят значения средних теплоемкостей с_р и с_v для интервала температур от 0 до t^оС. Как и истинные, их представляют в виде таблиц и функций:

 

(4)

 

При подстановке значения температуры t в эту формулу будет найдена средняя теплоемкость в интервале температур [ 0,t ]. Чтобы найти среднее значение теплоемкости в произвольном интервале [ t₁,t₂ ], пользуясь зависимостью (4), нужно найти количество теплоты Q₁₂, подведенной к системе в этом интервале температур. На основании известного из математики правила интеграл в уравнении (2) может быть разбит на следующие интегралы:

 

.

Но

, а .

Тогда

.