Теоретическая часть. Теплоемкостью тела называется физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое нужно подвести к телу или отнять от него для изменения его

Теплоемкостью тела называется физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое нужно подвести к телу или отнять от него для изменения его температуры на 1K. Теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества, называется удельной теплоемкостью; теплоемкость, отнесенная к одному молю вещества, называется молярной. Обе эти величины являются характеристикой вещества, из которого состоит тело.

Из определения теплоемкости следует, что она выражается в Дж/К. Удельная теплоемкость измеряется в Дж/(кг*К), а молярная - в Дж/(моль*К). Между молярной теплоемкостью и удельной существует очевидное соотношение . где - молярная масса вещества. Если моль вещества нагревается не на 1К, а на , то количество затраченной теплоты равно . Откуда

(2-6.1)

Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, сообщаемое термодинамической системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы :

.

Если нагревание происходит в условиях, когда объем остается постоянным, то соответствующая теплоемкость называется теплоемкостью при постоянном объеме, или изохорической теплоемкостью, и обозначается :

.

Так как теплота при этом тратится лишь на изменение внутренней энергии (свойство идеального газа), то

и ,

откуда

.

Если же при нагревании остается неизменным давление, то теплоемкость называется теплоемкостью при постояном давлении, или изобарической теплоемкостью, и обозначается :

,

откуда

.

Первое начало термодинамики принимает вид:

,

откуда

.

М

Б

К

Н

Рис. 2-6.1. Схема экспериментальной установки

М

Б

К

Н

Рис. 2-6.1. Схема экспериментальной установки

Из уравнения состояния идеального газа следует, что , т.е. (уравнение Роберта Майера). Оно показывает, что больше на величину универсальной газовой постоянной .

Величина отношения теплоемкостей газов обозначается . Она зависит от сорта газа, т. е. числа степеней свободы (i) молекул газа. В классической теории теплоемкостей . Соответственно для одноатомных газов (), , для двухатомных (), , и для трех- и многоатомных газов с нелинейными жесткими молекулами (), . Величина играет важную роль в теории теплоемкостей газов. Она входит в уравнение Пуассона (). Зная ,можно не прибегая к непосредственному измерению , которое порой затруднено, оценить эту величину.

Существует несколько способов измерения . В данной работе представлен способ оценки величины методом Клемана-Дезорма.