To tylko jedna z 10 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
1. Ciepło właściwe, definicje, związki z entalpią i energią wewnętrzną
Ciepło właściwe – energia termiczna potrzebna do podniesienia temperatury jednej jednostki
masy ciała o jedną jednostkę temperatury. W układzie SI ciepło właściwe podaje się w
d ulach na kilogram razy kelwin:
.
Ciepło właściwe jest to wielkość, która charakteryzuje ka dą substancję pod względem
energetycznym.
Ciepło właściwe masowe:
Ciepło właściwe (oznaczane małą literą c) wprowadza się jako współczynnik
proporcjonalności w prawie fizycznym mówiącym, e:
Zmiana energii wewnętrznej (∆E) ciała jest proporcjonalna do masy ciała (m) i zmiany
temperatury (∆t).
Prawo to jest prawem doświadczalnym i spełnione jest z pewnym przybli eniem oraz pod
warunkiem, e ciało nie zmienia stanu skupienia lub fazy.
Formalnie ciepło właściwe określa wzór:
gdzie:
c - ciepło właściwe, (J/kg K),
m - masa substancji,
Q - ciepło dostarczane do układu,
T - temperatura.
Ciepło właściwe ciał stałych i cieczy jest niezmienną cechą zale ną tylko od struktury
chemicznej tych ciał i nie zale y od ich kształtu i rozmiarów. Ciepło właściwe większości
substancji zmienia się jednak nieznacznie ze zmianami temperatury nawet w obrębie jednego
stanu skupienia.
Wprowadza się tak e, przez analogię, ciepła właściwe odniesione nie do jednostki masy, lecz
do jednostki objętości lub jednego mola substancji. Nazywa się je wówczas odpowiednio
ciepłem właściwym objętościowym lub ciepłem właściwym molowym.
Energia wewnętrzna i entalpia gazów doskonałych i półdoskonałych:
du = cv dT
di = cp dT
cp / cv = (M cp) / (M cv) = κ
Gazy doskonałe:
cp = idem, cv = idem
Gazy półdoskonałe:
cp = cp (T), cv = cv (T)
Ciepło właściwe gazów:
Gaz charakteryzuje się ściśliwością, czyli zmianą np. ciśnienia podczas zmiany objętości
naczynia, w którym zamknięta jest rozpatrywana ilość gazu. Ściśliwość gazów powoduje, e
inną ilość ciepła nale y dostarczyć ogrzewając gaz o 1°C przy niezmiennym ciśnieniu, a inną
- przy niezmiennej objętości. W pierwszym przypadku, pozwalamy na pewną ekspansję, czyli
wzrost objętości. Powodujemy więc jakby pewne rozprę anie gazu, a więc jego pewne
ochłodzenie, czyli nale y dostarczyć więcej ciepła, aby uzyskać przyrost temperatury o 1°C.
Jeśli ogrzewamy gaz przy niezmiennej objętości, to powodujemy pewne "jakby-sprę anie"
gazu, bo gaz normalnie podczas ogrzewania "chciałby" zwiększyć swoją objętość. Z
rozwa ań tych wynika, e ciepło właściwe przemiany realizowanej przy stałym ciśnieniu
(przemiana izobaryczna) będzie zawsze większe, ni ciepło właściwe przemiany realizowanej
przy stałej objętości (przemiana izochoryczna).
Ró nica obu tych ciepeł jest równa indywidualnej stałej gazowej R, występującej w równaniu
stanu gazu doskonałego:
Natomiast stosunek obu tych ciepeł daje w wyniku wykładnik adiabaty κ:
Ciepło właściwe gazów doskonałych nie zale y od temperatury. Jeśli więc ogrzewamy 1 kg
gazu o 1°C od temperatury 0°C do 1°C, to musimy dostarczyć tyle samo ciepła, co podczas
ogrzewania od 100°C do 101°C. W
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)