ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоемкость. Опыты Тейлора — Рихмана из "Понятия и основы термодинамики" Мы уже рассмотрели основные этапы развития учения о теплоемкости введение понятия теплоемкости, выражение теплоемкости уравнением (П1, 4), установление теплоемкостей при постоянном давлении [уравнение (IV, 1)] и постоянном объеме [уравнение (IV, 2)]. Читатели знают теперь бесконечно малое количество теплоты dq, полученной системой, определяется не только состояниями системы, но и характером бесконечно малого пути перехода. Поэтому понятие теплоемкости не имеет смысла без указания пути, на котором система получает бесконечно малое количество теплоты. Но таких путей существует бесчисленное множество. Поэтому существует и бесчисленное множество теплоемкостей. Теплоемкость при постоянном давлении и теплоемкость при постоянном объеме — только наиболее известные теплоемкости, но вовсе не единственно возможные (или единственно применяемые). [c.128] Теплоемкость при постоянном объеме равна частной производной от внутренней энергии системы по температуре при постоянном объеме. [c.129] Правые части уравнений (VII, 7) и (VII, 8) содержат только величины, которые являются свойствами системы. Поэтому читатели могут еще раз убедиться в том, что при фиксированном пути теплоемкость есть свойство системы. [c.129] Теплоемкость при постоянном объеме и теплоемкость при по- стоянном давлении — свойства системы. Это положение используется, чтобы вычислить изменение энергии системы при изменении температуры (при постоянном объеме или при постоянном давлении) независимо от причины, вызвавшей изменение температуры. Так, изменение энергии системы на первой стадии опыта Джоуля можно вычислить по уравнению (VII, 8), хотя никакого количества теплоты система на этой стадии не получает. [c.129] Теплоемкость — свойство системы, и энергия — свойство системы. Но эти два свойства могут обнаруживать при некоторых состояниях системы существенные различия. С какой бы стороны ни подходить к данному состоянию (например, со стороны более высоких или более низких температур), для энергии всегда будет получаться одно и то же значение, а для теплоемкости не всегда. [c.129] Рассмотрим в качестве примера двухфазную систему жидкая вода — водяной пар. Нагреваем эту систему при постоянном ее объеме. При температуре о одна из фаз исчезает. Оставшаяся фаза заполняет весь объем. При температуре /о двухфазная система превращается в однофазную и остается однофазной при температурах выше При температуре to энергия системы равна Ео независимо от того, пришла ли система к /о со стороны более низких или более высоких температур, т. е. со стороны двухфазной или однофазной области (рис. 12,а). [c.130] В двухфазной области энергия системы (при постоянном объеме) зависит от температуры непосредственно и опосредствованно (от температуры зависит распределение вещества между фазами). Опосредствованная зависимость энергии от температуры существует только до to и сразу исчезает (вместе с исчезновением одной из фаз), едва превышена эта температура. В однофазной области двойного влияния температуры уже нет. Поэтому зависимость энергии от температуры (при постоянном объеме) передается двумя кривыми, пересекающимися при о, но не одной плавной кривой (рис. 12, а). [c.130] Теплоемкость при постоянном объеме равна производной от энергии системы по температуре при постоянном объеме. Уравнение (УП, 7) справедливо как для однофазной, так и двухфазной системы. При температуре to получаются два значения Су, в зависимости от того, подойти ли к to со стороны более низких или более высоких температур, со стороны двухфазной или однофазной области. Су изменяется скачком при температуре и, но только при этой температуре (рис. 12,6). [c.130] Две массы одной и той же жидкости т и т с температурами t изаключены в адиабатическую оболочку. Она может свободно перемещаться под действием постоянного внешнего давления Р. Массы жидкости первоначально отделены друг от друга (мысленной) адиабатической стенкой и тоже находятся под давлением Р. После (мысленного) удаления этой стенки масса жидкости т( = т + т ) приобретает температуру 1. Выявим связь между Г, Г, т, т . [c.131] Обозначим удельные (т. е. на единицу массы) внутренние энергии жидкости при температурах Г, 1 и давлении Р через е, е, е а удельные объемы,жидкости при этих условиях — через V, а, и . Внутренняя энергия системы до смешения равна (т е +т е ), а после смешения она равна (т + т )е. Изменение внутренней энергии системы при смешении двух масс жидкости тогда равно 1(т + т )е (т е + т е )]. [c.131] Аналогичным образом изменение объема системы равно [(т + т )ь — т и + m v )]. [c.131] Согласно уравнению (VII, 10) при адиабатическом смешении двух масс жидкости при постоянном давлении значение величины Е + РУ для всей системы остается постоянным. Величина Е + РУ — свойство системы, так как состоит из величин, которые все являются свойствами системы. [c.131] Теплоемкость при постоянном давлении (Ср)—свойство системы, и по уравнению (VII, 8) можно вычислять изменение величины Е + Рь при изменении температуры и постоянном давлении независимо от причины, вызвавшей изменение температуры. Например, в опыте Тейлора — Рихмана температура изменялась в адиабатическом процессе. [c.132] Уравнение (VII, 12) тождественно уравнению (111,2). [c.132] Можно надеяться, что читатели сами сумеют дать термодинамический анализ опытов Фаренгейта — Бургаве. [c.132] Вернуться к основной статье