ГлавнаяФизикаВычисление удельной теплоемкости

Физика - это просто!

МЕХАНИКА
ТЕРМОДИНАМИКА
· Температурные шкалы
· Тепловое расширение
· Перенос тепла
· Фазовые переходы
· Теплопроводность
· Тепловое излучение
· Закон идеального газа
· Три начала термодинамики
· Изобарический процесс
· Изохорический процесс
· Изотермический процесс
· Адиабатический процесс
· Удельная теплоемкость
· КПД теплового двигателя
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Онлайн тесты по ЕГЭ

Вычисление удельной теплоемкости


Удельной теплоемкостью называется отношение тепловой энергии, которую получило физическое тело единичной массы, к соответствующему приращению его температуры.

Для вычисления удельной теплоемкости необходимо знать кол-во тепловой энергии, которая требуется для изменения температуры тела единичной массы на величину ΔT:

с = Q/mΔT

Начальные и конечные значения давления и объема газа можно связать следующей формулой:

P0V0γ = P1V1γ
γ = Cp/Cv

На практике гораздо удобнее пользоваться молярной удельной теплоемкостью, которая рассчитывается аналогично удельной теплоемкости, но не на единицу массы, а на 1 моль.

С = Q/nΔT
Q = CnΔT

Для вычисления молярной удельной теплоемкости необходимо отдельно вычислить Cp и Cv.

Согласно первому началу термодинамики: Q = ΔU+W. Для решения задачи надо выразить ΔU и W через температуру Т.

При расширении газа система выполняет работу W=PΔV. Если объем остается постоянным, то W=0.

Изменение внутренней энергии идеального газа вычисляется по формуле W = 3/2nRΔT.

При постоянном объеме:

Qv = 3/2nR(T1-T0)

При постоянном давлении:

W = PΔV
PV = nRT
W = P(V1-V0) = nR(T1-T0)
Qp = 3/2nR(T1-T0) + nR(T1-T0)

Как было указано выше: С=Q/nΔT. Если разделить предыдущие формулы на nΔT, получим молярные удельные теплоемкости:

Cv = 3/2R
Cp = 3/2R+R = 5/2R
γ = Cp/Cv
γ = 5/3

Таким образом, для адиабатического процесса давление и объем в любой точке можно вычислить по формуле:

P0V05/3 = P1V15/3

Применим полученные теоретические знания на практике.

Пусть идеальный газ объемом 1 л находился под давлением в 5 атмосфер. В результате некоего адиабатического процесса (обмена тепловой энергией не происходит), объем газа увеличился в 2 раза. Каким будет давление?

P0V05/3 = P1V15/3
P1 = P0V05/3/V15/3
P1 = 5·15/3/25/3 = 1,67 атм.


В начало страницы