Основные определения и термодинамические представления

Основные определения и термодинамические представления

Как известно из термодинамики, теплоемкость С есть отношение некоторого количества теплоты δQ, поглощенной системой, к изменению температуры системы dT, вызванному этой теплотой:

(1)

Теплоемкость единицы массы вещества называют удельной теплоемкостью, а одного моля – атомной или мольной теплоемкостью.

Воспользовавшись выражением первого закона термодинамики: δ Q = dU + δ W, где dU – изменение внутренней энергии, а δ W – бесконечно малое количество работы, совершаемое системой над окружающей средой, а также учитывая, что δ W = рdV и, следовательно, δ Q = dU + рdV, получаем

При условии постоянства объема (V = сonst) из (1) получается выражение для теплоемкости при постоянном объеме

(2)

При условии постоянства давления (p = сonst) получается выражение для теплоемкости при постоянном давлении

. (3)

Для твердых тел экспериментально измеряется теплоемкость постоянном давлении С_p, так как на практике легче определять изменение энтальпии.

Используя обычные термодинамические соотношения, легко установить связь между С_p и С_V:

(4)

где и – соответственно коэффициенты объемного термического расширения и всестороннего изотермического сжатия (сжимаемости). Для оценки принимается, что С_p ≈ C_V (1 + 10^-4 Т), т.е. при низких температурах разность С_p – С_V очень мала и возрастает с температурой.