Теплоемкость. При термохимических расчетах используются теплоемкости твердых, жидких и газообразных веществ при различных температурах

При термохимических расчетах используются теплоемкости твердых, жидких и газообразных веществ при различных температурах.

Теплоемкостью вещества называется количество теплоты, необходимое для нагревания данной массы вещества на 1°. Различают удельную и мольную теплоемкости. Удельная теплоемкость отнесена к единице массы вещества, выраженной в граммах или килограммах; мольная - к 1 молю вещества. Если понятие теплоёмкость применяют к системе вцелом, то теплоёмкостью системы называют количество теплоты, необходимое для нагревания на один градус всей системы. Это понятие широко применяется, например, в методе экспериментального определения тепловых эффектов, который называется калориметрией. В данном разделе курса мы будем в основном говорить о теплоёмкости веществ.

В зависимости от условий, различают теплоемкость при постоянном объеме C_v, и при постоянном давлении С_p. Различают также истинную и среднюю теплоемкости. Средней теплоемкостью в интервале температур от Т₁ до Т₂ называют количество теплоты, подведенное к 1 молю (грамму) вещества, отнесенное к разности температур
Т₂ - Т₁:

(1.40)

Истинной теплоемкостью называют отношение бесконечно малого количества теплоты dQ, которое нужно подвести к 1 молю (грамму) вещества, к бесконечно малому приращению температуры, которое при этом происходит, dT:

(1.41)

Размерность теплоемкости Дж/г×К; Дж/моль×К. Из уравнений 1.40 для “n” моль вещества:

(1.42)

(1.43)

или в интегральной форме:

(1.44)

(1.45)

В уравнениях (1.44) и (1.45) Q_V и Q_p представляют собой теплоту процесса нагревания “n” молей вещества от Т₁ до Т₂.

Если в рассматриваемом интервале температур теплоемкость вещества постоянна (то есть не зависит от температуры), то

(1.46)

(1.47)

В общем случае теплоемкость зависит от температуры, поэтому при достаточно большом различии Т₁ и Т₂ (как правило, сотни градусов) С_V и С_P нельзя выносить за знак интеграла в уравнениях (1.44) и (1.45). Зависимость теплоемкости от температуры определяется экспериментально и может быть представлена в виде степенного ряда с полуэмпирическими коэффициентами:

(1.48)

(1.49)

где а, b, c, - коэффициенты, численные значения которых для различных веществ приведены в справочной литературе.

Уравнения (1.48), (1.49) справедливы только в том интервале температур, в котором они изучены экспериментально.

Мольные теплоемкости идеальных газов C_p и C_v , по уравнению Майера, связаны соотношением:

C_p - C_v = RТ (1.50)

где R = 8,314 Дж/моль×К - универсальная газовая постоянная.

Зная истинную теплоемкость, можно определить среднюю для данного интервала температур:

(1.51)

В дальнейшем мы будем использовать эти соотношения при расчете тепловых эффектов и рассмотрении некоторых термодинамических потенциалов.

Дата добавления: 2014-10-02; просмотров: 555; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!