ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоемкость газов из "Краткий курс физ. химии" Теплоемкость системы, соответствующая бесконечно малому изменению температуры, называется истинной теплоемкостью. [c.102] Когда теплоемкость относится к 1 г вещества, она называется удельной теплоемкостью и обозначается через с когда она относится к одному грамм-атому — атомной, к одному молю — мольной (или молярной, или молекулярной) теплоемкостью и обозначается через С. Мы будем рассматривать только мольные и атомные теплоемкости, так как для них все закономерности значительно проще, чем для удельной теплоемкости. Очевидно, мольная теплоемкость С = Мс, а атомная С=Ас (где М —масса 1 моль, равная молекулярному весу А — масса 1 грамм-атома, равная атомному весу). [c.102] Количество теплоты выражается обычно в калориях или в джоулях, а также соответственно в килокалориях или в килоджоулях. В настоящее время в качестве основной единицы энергии принят джоуль (абсолютный), а калория рассматривается как вспомогательная единица, определяемая по отношению к джоулю. При этом применяются две несколько различающиеся калории. В химических расчетах применяют большей частью термохимическую калорию, равную 4,1840 дж (только эта калория будет применяться в данной книге), а в теплотехнических расчетах принята калория, ранее установленная для Международных таблиц водяного пара, равная 4,1868 дж. Впрочем иногда пользуются, в особенности в физике, и старой пятнадцатиградусной калорией, равной 4,1856 дж. Килокалория (ккал) равна одной тысяче калорий, т. е. [c.102] В зависимости от условий, в которых производят нагрев, различают несколько видов теплоемкостей, из которых мы остановимся здесь на двух главнейших. В случае нагревания вещества при постоянном объеме теплоемкость v, которой оно обладает, называется изохорной теплоемкостью (ее называют также теплоемкостью при постоянном объеме). В этом случае вся сообщаемая веществу теплота увеличивает его внутреннюю энергию, так как при нагревании без изменения объема не производится внешней работы. Теплоемкость Ср, которой обладает тело, нагреваемое при постоянном давлении, называется изобарной теплоемкостью (ее называют также теплоемкостью при постоянном давлении). В этих условиях нагрева, наряду с расходом теплоты на увеличение внутренней энергии вещества, производится еще и работа против внешнего давления вследствие расширения вещества при повышении температуры. Эта работа требует затраты дополнительного количества теплоты, поэтому изобарная теплоемкость всегда больше тохорной. [c.102] Рассмотрим, на что же расходуется теплота при нагреве газа. Если нагрев производится при постоянном объеме, то вся поглощаемая теплота идет на увеличение внутренней энергии газа. [c.103] Начнем рассмотрение с наиболее простого случая — с одноатомного газа. Здесь вся теплота расходуется только, на ускорение поступательного движения молекул, так как в одноатомных молекулах никакого колебательного внутримолекулярного движения не происходит. Такие молекулы всегда можно рассматривать как шарообразные и, следовательно, не учитывать их вращательного движения, так как вращение их не влияет на передачу энергии при столкновениях. [c.103] Это количество энергии равно изохорной теплоемкости Су, т. е. [c.104] Опытные данные, приведенные в табл. 10, подтверждают этот вывод. [c.104] В газах с двухатомными молекулами, наряду с изменением энергии поступательного движения молекул, может происходить и изменение энергии вращательного движения их, а также колебательного движения содержащихся в них атомов и атомных групп. [c.104] Так как колебательное движение в двухатомных молекулах возрастает заметно только при относительно высоких температурах, то для простоты учитывать его здесь не будем и ограничимся выяснением значения вращательного движения. [c.104] Из табл. 10 видно, что опытные данные, относящиеся к комнатным температурам, в общем хорошо согласуются с этими выводами. Однако обычно обнаруживается некоторая зависимость теплоемкости от температуры. В особенности при температурах очень низких (близких к абсолютному нулю) или, наоборот, при очень высоких эта зависимость становится значительной и наступают систематические отклонения теплоемкости от указанных значений. В области низких температур эти отклонения вызываются тем, что затухает и перестает сказываться (вырождается) вращательное движб1ше молекул. В области же высоких температур эти отклонения вызываются развитием внутримолекулярных колебаний, а также возникновением электронных переходов и некоторыми другими причинами. [c.106] Вместе с тем в этом случае значительно возрастает роль не учитывавшихся нами внутреннего вращения (вращения одной части молекулы относительно других частей ее) и колебательных движений внутри молекулы, которые не поддаются такому простому расчету. Для них и закон равного распределения энергии между степенями свободы уже неприменим, и повышение температуры. может не только усиливать колебания, но и приводить к развитию их по большему числу связей. [c.106] Вернуться к основной статье