Hvor der anvendes stoffer med høj specifik varmekapacitet. Specifik varmekapacitet af gasser og dampe

Den mængde energi, der skal tilføres 1 g af et stof for at øge dets temperatur med 1°C. For at øge temperaturen på 1 g vand med 1°C kræves der pr. definition 4,18 J Økologisk encyklopædisk ordbog. Økologisk ordbog

specifik varme- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner om energi generelt EN specifik varmeSH ...

SPECIFIK VARME- fysisk en mængde målt ved mængden af ​​varme, der kræves for at opvarme 1 kg af et stof med 1 K (cm). SI-enhed for specifik varmekapacitet (cm) pr. kilogram kelvin (J kg∙K)) ... Big Polytechnic Encyclopedia

specifik varme- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. varmekapacitet pr. masseenhed; masse varmekapacitet; specifik varmekapacitet vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. massevarmekapacitet, f;… … Fizikos terminų žodynas

Se varmekapacitet... Store sovjetiske encyklopædi

specifik varme- specifik varme... Ordbog over kemiske synonymer I

gass ​​specifikke varmekapacitet- - Emner olie- og gasindustrien EN gasspecifik varme ... Teknisk oversættervejledning

specifik varmekapacitet af olie- — Emner olie- og gasindustrien EN oliespecifik varme ... Teknisk oversættervejledning

specifik varmekapacitet ved konstant tryk- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN specifik varme ved konstant tryk cpkonstant tryk specifik varme ... Teknisk oversættervejledning

specifik varmekapacitet ved konstant volumen- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN specifik varme ved konstant volumenkonstant volumen specifik varmeCv ... Teknisk oversættervejledning

Bøger

• Fysiske og geologiske grundlag for studiet af vandbevægelser i dybe horisonter. Generelt er bogen afsat til loven om selvregulering af vandets temperatur med en værtskropp, opdaget af forfatteren i 1991. begyndelsen af ​​bogen, en gennemgang af videnstilstanden om problemet med bevægelsen af ​​dyb...

Fysik og termiske fænomener er et ret omfattende afsnit, der studeres grundigt i skoleforløbet. Ikke det sidste sted i denne teori er givet til specifikke mængder. Den første af disse er specifik varmekapacitet.

Imidlertid lægges der normalt ikke tilstrækkelig opmærksomhed på fortolkningen af ​​ordet "specifik". Eleverne husker det simpelthen som givet. Hvad betyder det?

Hvis du kigger i Ozhegovs ordbog, kan du læse, at en sådan mængde er defineret som et forhold. Desuden kan det udføres i forhold til masse, volumen eller energi. Alle disse mængder skal tages lig med én. Hvad er den specifikke varmekapacitet relateret til?

Til produktet af masse og temperatur. Desuden skal deres værdier være lig med én. Det vil sige, at divisoren vil indeholde tallet 1, men dens dimension vil kombinere kilogram og grader Celsius. Dette skal tages i betragtning ved formulering af definitionen af ​​specifik varmekapacitet, som er givet lidt nedenfor. Der er også en formel, hvorfra det er tydeligt, at disse to størrelser er i nævneren.

Hvad er det?

Et stofs specifikke varmekapacitet introduceres i det øjeblik, hvor situationen med dets opvarmning overvejes. Uden det er det umuligt at vide, hvor meget varme (eller energi) der kræves til denne proces. Og beregn også dens værdi, når kroppen afkøles. Disse to varmemængder er i øvrigt lig med hinanden i modul. Men de har forskellige tegn. Så i det første tilfælde er det positivt, fordi energi skal bruges, og det overføres til kroppen. Den anden afkølingssituation giver et negativt tal, fordi der frigives varme, og kroppens indre energi falder.

Denne fysiske mængde er angivet med det latinske bogstav c. Det er defineret som en vis mængde varme, der kræves for at opvarme et kilogram af et stof med en grad. I et skolefysikkursus er denne grad den, der tages på Celsius-skalaen.

Hvordan tæller man det?

Hvis du vil vide, hvad den specifikke varmekapacitet er, ser formlen sådan ud:

c = Q / (m * (t 2 - t 1)), hvor Q er mængden af ​​varme, m er massen af ​​stoffet, t 2 er den temperatur, som kroppen opnåede som følge af varmeudveksling, t 1 er stoffets begyndelsestemperatur. Dette er formel nummer 1.

Baseret på denne formel viser måleenheden for denne mængde i det internationale system af enheder (SI) sig at være J/(kg*ºС).

Hvordan finder man andre mængder fra denne lighed?

For det første mængden af ​​varme. Formlen vil se sådan ud: Q = c * m * (t 2 - t 1). Kun det er nødvendigt at erstatte værdier i SI-enheder. Det vil sige masse i kilogram, temperatur i grader Celsius. Dette er formel nummer 2.

For det andet massen af ​​et stof, der afkøles eller opvarmes. Formlen for det vil være: m = Q / (c * (t 2 - t 1)). Dette er formel nummer 3.

For det tredje temperaturændring Δt = t2 - t1 = (Q/c * m). Tegnet "Δ" læses som "delta" og angiver en ændring i en mængde, i dette tilfælde temperatur. Formel nr. 4.

For det fjerde stoffets begyndelses- og sluttemperatur. Formlerne, der er gyldige til opvarmning af et stof, ser sådan ud: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Disse formler er nr. 5 og 6. Hvis problemet handler om at afkøle et stof, så er formlerne: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . Disse formler er nr. 7 og 8.

Hvilke betydninger kan det have?

Det er eksperimentelt fastslået, hvilke værdier det har for hvert enkelt stof. Derfor er der lavet en speciel specifik varmekapacitetstabel. Oftest indeholder den data, der er gyldige under normale forhold.

Hvad er laboratoriearbejdet involveret i at måle specifik varmekapacitet?

I skolens fysikkursus er det defineret for en solid krop. Desuden er dens varmekapacitet beregnet ved sammenligning med den kendte. Den nemmeste måde at gøre dette på er med vand.

Under arbejdet er det nødvendigt at måle de indledende temperaturer af vand og et opvarmet fast stof. Sænk det derefter ned i væsken og vent på termisk ligevægt. Hele forsøget udføres i et kalorimeter, så energitab kan negligeres.

Derefter skal du skrive formlen ned for mængden af ​​varme, som vand modtager, når det opvarmes fra et fast stof. Det andet udtryk beskriver den energi, som et legeme afgiver ved afkøling. Disse to værdier er lige store. Gennem matematiske beregninger er det tilbage at bestemme den specifikke varmekapacitet af det stof, der udgør det faste stof.

Oftest foreslås det at sammenligne det med tabelværdier for at forsøge at gætte, hvilket stof den undersøgte krop er lavet af.

Opgave nr. 1

Tilstand. Metallets temperatur varierer fra 20 til 24 grader Celsius. Samtidig steg dets indre energi med 152 J. Hvad er metallets specifikke varme, hvis dets masse er 100 gram?

Løsning. For at finde svaret skal du bruge formlen skrevet under nummer 1. Alle de nødvendige mængder til beregningerne er der. Bare først skal du konvertere massen til kilogram, ellers vil svaret være forkert. Fordi alle mængder skal være dem, der accepteres i SI.

Der er 1000 gram i et kilo. Det betyder at 100 gram skal divideres med 1000, du får 0,1 kilo.

Substitution af alle mængder giver følgende udtryk: c = 152 / (0,1 * (24 - 20)). Beregningerne er ikke specielt svære. Resultatet af alle handlinger er tallet 380.

Svar: s = 380 J/(kg * ºС).

Opgave nr. 2

Tilstand. Bestem den endelige temperatur, til hvilken vand med et volumen på 5 liter vil afkøle, hvis det blev taget ved 100 ºС og frigivet 1680 kJ varme til miljøet.

Løsning. Det er værd at starte med det faktum, at energi gives i en ikke-systemisk enhed. Kilojoule skal omregnes til joule: 1680 kJ = 1680000 J.

For at finde svaret skal du bruge formel nummer 8. Dog optræder masse i den, og i opgaven er den ukendt. Men mængden af ​​væske er givet. Det betyder, at vi kan bruge formlen kendt som m = ρ * V. Vandets massefylde er 1000 kg/m3. Men her skal volumen erstattes i kubikmeter. For at konvertere dem fra liter skal du dividere med 1000. Således er vandvolumenet 0,005 m 3.

Substitution af værdierne i masseformlen giver følgende udtryk: 1000 * 0,005 = 5 kg. Du skal slå den specifikke varmekapacitet op i tabellen. Nu kan du gå videre til formel 8: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Den første handling er at gange: 4200 * 5. Resultatet er 21000. Den anden er division. 1680000: 21000 = 80. Den sidste er subtraktion: 100 - 80 = 20.

Svar. t 2 = 20 ºС.

Opgave nr. 3

Tilstand. Der er et bæger, der vejer 100 g. 50 g vand hældes i det. Starttemperaturen for vandet med glasset er 0 grader Celsius. Hvor meget varme skal der til for at bringe vandet i kog?

Løsning. Et godt sted at starte er ved at indføre en passende betegnelse. Lad data relateret til glasset have et indeks på 1, og for vand - et indeks på 2. I tabellen skal du finde de specifikke varmekapaciteter. Bægeret er lavet af laboratorieglas, så dets værdi c 1 = 840 J/ (kg * ºC). Data for vand er: c 2 = 4200 J/ (kg * ºС).

Deres masser er angivet i gram. Du skal omregne dem til kilogram. Masserne af disse stoffer vil blive betegnet som følger: m 1 = 0,1 kg, m 2 = 0,05 kg.

Starttemperaturen er givet: t 1 = 0 ºС. Man ved om slutværdien, at den svarer til det punkt, hvor vandet koger. Dette er t 2 = 100 ºС.

Da glasset opvarmes sammen med vandet, vil den nødvendige mængde varme være summen af ​​to. Den første, som er nødvendig for at opvarme glasset (Q 1), og den anden, som bruges til at opvarme vandet (Q 2). For at udtrykke dem skal du bruge en anden formel. Det skal skrives ned to gange med forskellige indeks, og derefter opsummere dem.

Det viser sig, at Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Fællesfaktoren (t 2 - t 1) kan tages ud af beslaget for at gøre det nemmere at beregne. Så vil formlen, der kræves for at beregne mængden af ​​varme, have følgende form: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Nu kan du erstatte de kendte mængder i opgaven og beregne resultatet.

Q = (840 * 0,1 + 4200 * 0,05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (J).

Svar. Q = 29400 J = 29,4 kJ.

I dagens lektion vil vi introducere et sådant fysisk begreb som et stofs specifikke varmekapacitet. Vi lærer, at det afhænger af stoffets kemiske egenskaber, og dets værdi, som kan findes i tabellerne, er forskellig for forskellige stoffer. Derefter vil vi finde ud af måleenhederne og formlen til at finde specifik varmekapacitet og også lære at analysere stoffers termiske egenskaber baseret på værdien af ​​deres specifikke varmekapacitet.

Kalorimeter(fra lat. kalorie– varme og metor- måle) - en anordning til måling af mængden af ​​varme, der frigives eller absorberes i enhver fysisk, kemisk eller biologisk proces. Udtrykket "kalorimeter" blev foreslået af A. Lavoisier og P. Laplace.

Kalorimeteret består af et låg, et indvendigt og et ydre glas. Det er meget vigtigt i udformningen af ​​kalorimeteret, at der er et luftlag mellem de mindre og større kar, som på grund af lav varmeledningsevne sikrer dårlig varmeoverførsel mellem indholdet og det ydre miljø. Dette design giver dig mulighed for at betragte kalorimeteret som en slags termokande og praktisk talt slippe af med det ydre miljøs indflydelse på varmevekslingsprocesserne inde i kalorimeteret.

Kalorimeteret er beregnet til mere nøjagtige målinger af specifikke varmekapaciteter og andre termiske parametre for legemer end angivet i tabellen.

Kommentar. Det er vigtigt at bemærke, at et sådant begreb som mængden af ​​varme, som vi meget ofte bruger, ikke skal forveksles med kroppens indre energi. Mængden af ​​varme bestemmes præcist af ændringen i indre energi, og ikke af dens specifikke værdi.

Bemærk, at forskellige stoffers specifikke varmekapacitet er forskellig, hvilket kan ses i tabellen (fig. 3). For eksempel har guld en bestemt varmekapacitet. Som vi tidligere har angivet, betyder den fysiske betydning af denne værdi af specifik varmekapacitet, at for at opvarme 1 kg guld med 1 °C, skal det forsynes med 130 J varme (fig. 5).

Ris. 5. Specifik varmekapacitet af guld

I den næste lektion vil vi diskutere beregning af værdien af ​​mængden af ​​varme.

Listelitteratur

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fysik 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fysik 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fysik 8. - M.: Oplysning.

1. Internetportal "vactekh-holod.ru" ()

Lektier

Enheder og tilbehør brugt i arbejdet:

2. Vægte.

3. Termometer.

4. Kalorimeter.

6. Kalorimetrisk krop.

7. Husholdningsfliser.

Målet med arbejdet:

Lær at eksperimentelt bestemme den specifikke varmekapacitet af et stof.

I. TEORETISK INTRODUKTION.

Varmeledningsevne- overførsel af varme fra mere opvarmede dele af kroppen til mindre opvarmede som følge af kollisioner af hurtige molekyler med langsomme, som følge af, at hurtige molekyler overfører en del af deres energi til langsomme.

Ændringen i den indre energi i enhver krop er direkte proportional med dens masse og ændringen i kropstemperaturen.

DU = cmDT (1)
Q = cmDT (2)

Størrelsen c, der karakteriserer afhængigheden af ​​ændringen i et legemes indre energi under opvarmning eller afkøling af stoftypen og ydre forhold, kaldes kroppens specifikke varmekapacitet.

(4)

Værdien C, som karakteriserer et legemes afhængighed af at absorbere varme ved opvarmning og er lig med forholdet mellem mængden af ​​varme, der tilføres kroppen og stigningen i dets temperatur, kaldes kroppens varmekapacitet.

C = c × m. (5)
(6)
Q = CDT (7)

Molær varmekapacitet Cm, er den mængde varme, der kræves for at opvarme et mol af et stof med 1 Kelvin

Cm = cM. (8)
C m = (9)

Specifik varmekapacitet afhænger af arten af ​​den proces, hvori den opvarmes.

Varmebalanceligning.

Under varmeveksling er summen af ​​de varmemængder, der afgives af alle legemer, hvis indre energi falder, lig med summen af ​​de varmemængder, der modtages af alle legemer, hvis indre energi stiger.

SQ-afdeling = SQ-modtagelse (10)

Hvis legemerne danner et lukket system, og der kun sker varmeudveksling mellem dem, så er den algebraiske sum af de modtagne og givne varmemængder lig med 0.

SQ afd + SQ modtage = 0.

Eksempel:

Varmevekslingen involverer en krop, et kalorimeter og en væske. Kroppen afgiver varme, kalorimeteret og væsken modtager den.

Q t = Q k + Q f

Q t = c t m t (T 2 – Q)

Q k = c k m k (Q – T 1)

Q f = c f m f (Q – T 1)

Hvor Q(tau) er den samlede sluttemperatur.

s t m t (T 2 -Q) = s til m til (Q- T 1) + s f m f (Q- T 1)

s t = ((Q - T 1)*(s til m til + s w m w)) / m t (T 2 - Q)

T = 273 0 + t 0 C

2. ARBEJDSFREMSKRIDT.

ALLE VÆGNINGER UDFØRES MED EN NØJAGTIGHED OP TIL 0,1 g.

1. Bestem ved at veje massen af ​​det indre kar, kalorimeter m 1.

2. Hæld vand i kalorimeterets indre beholder, vej det inderste glas sammen med den hældte væske m til.

3. Bestem massen af ​​hældt vand m = m til - m 1

4. Placer den indre beholder på kalorimeteret i den ydre og mål starttemperaturen på vandet T 1.

5. Fjern testlegemet fra det kogende vand, overfør det hurtigt til kalorimeteret, bestemme T 2 - kroppens begyndelsestemperatur, det er lig med temperaturen på kogende vand.

6. Mens du rører væsken i kalorimeteret, vent, indtil temperaturen holder op med at stige: mål den endelige (stabile) temperatur Q.

7. Fjern testlegemet fra kalorimeteret, tør det med filterpapir og bestem dets masse m 3 ved vejning på en vægt.

8. Indtast resultaterne af alle målinger og beregninger i tabellen. Udfør beregninger til anden decimal.

9. Lav en varmebalanceligning og find stoffets specifikke varmekapacitet ud fra den Med.

10. Bestem stoffet ud fra de opnåede resultater i ansøgningen.

11. Beregn den absolutte og relative fejl af det opnåede resultat i forhold til tabelresultatet ved hjælp af formlerne:

;

12. Konklusion om det udførte arbejde.

TABEL OVER MÅLE- OG BEREGNINGSRESULTATER

Lad os nu introducere en meget vigtig termodynamisk egenskab kaldet Varmekapacitet systemer(traditionelt betegnet med bogstavet MED med forskellige indekser).

Varmekapacitet - værdi tilsætningsstof, det afhænger af mængden af ​​stof i systemet. Derfor introducerer de også specifik varmekapacitet

Specifik varme er varmekapaciteten pr. masseenhed af et stof

Og molær varmekapacitet

Molær varmekapacitet er varmekapaciteten af ​​et mol af et stof

Da mængden af ​​varme ikke er en tilstandsfunktion og afhænger af processen, vil varmekapaciteten også afhænge af metoden til at levere varme til systemet. For at forstå dette, lad os huske termodynamikkens første lov. Opdeling af ligestillingen ( 2.4) pr. elementær stigning af absolut temperatur dT, vi får forholdet

Det andet udtryk afhænger, som vi har set, af typen af ​​proces. Bemærk, at i det generelle tilfælde af et ikke-ideelt system, hvis vekselvirkning mellem partikler (molekyler, atomer, ioner osv.) ikke kan negligeres (se f.eks. § 2.5 nedenfor, som betragter van der Waals-gas), den indre energi afhænger ikke kun af temperaturen, men også af systemets volumen. Dette forklares ved, at vekselvirkningsenergien afhænger af afstanden mellem de vekselvirkende partikler. Når systemets volumen ændres, ændres koncentrationen af ​​partikler, således ændres den gennemsnitlige afstand mellem dem, og som en konsekvens ændres interaktionsenergien og hele systemets indre energi. Med andre ord, i det generelle tilfælde af et ikke-ideelt system

I det generelle tilfælde kan det første led derfor ikke skrives i form af en total afledt, den samlede afledte skal erstattes af en delvis afledt med en yderligere indikation af den konstante værdi, som den er beregnet til. For eksempel for en isochorisk proces:

.

Eller for en isobar proces

Den partielle afledte, der er inkluderet i dette udtryk, beregnes ved hjælp af systemets tilstandsligning, skrevet i formen. For eksempel i det specielle tilfælde af en ideel gas

denne afledte er lig

.

Vi vil overveje to særlige tilfælde, der svarer til processen med at tilføje varme:

• konstant volumen;
• konstant tryk i systemet.

I det første tilfælde, arbejde dA = 0 og vi får varmekapaciteten C V ideel gas ved konstant volumen:

Under hensyntagen til ovenstående forbehold skal for en ikke-ideal systemrelation (2.19) skrives i følgende generelle form

Udskiftning i 2.7 på, og på får vi straks:

.

For at beregne varmekapaciteten af ​​en ideel gas Med s ved konstant tryk ( dp = 0) vil vi tage højde for, at fra ligningen ( 2.8) følger udtrykket for elementært arbejde med en uendelig lille temperaturændring

Til sidst får vi

Ved at dividere denne ligning med antallet af mol stof i systemet får vi et lignende forhold for molære varmekapaciteter ved konstant volumen og tryk, kaldet Mayers forhold

Til reference præsenterer vi en generel formel - for et vilkårligt system - der forbinder isochoriske og isobariske varmekapaciteter:

Udtryk (2.20) og (2.21) fås ud fra denne formel ved at indsætte udtrykket for den indre energi af en ideel gas i den og ved at bruge dens tilstandsligning (se ovenfor):

.

Varmekapaciteten af ​​en given masse af et stof ved konstant tryk er større end varmekapaciteten ved konstant volumen, da en del af den tilførte energi bruges på at udføre arbejde og til samme opvarmning kræves mere varme. Bemærk, at fra (2.21) følger den fysiske betydning af gaskonstanten:

Varmekapaciteten viser sig således ikke kun at afhænge af typen af ​​stof, men også af de betingelser, hvorunder temperaturændringsprocessen finder sted.

Som vi ser, afhænger de isokoriske og isobariske varmekapaciteter af en ideel gas ikke af gastemperaturen for virkelige stoffer, disse varmekapaciteter afhænger generelt set også af selve temperaturen T.

De isokoriske og isobariske varmekapaciteter af en ideel gas kan opnås direkte fra den generelle definition, hvis vi bruger formlerne opnået ovenfor ( 2.7) og (2.10) for mængden af ​​varme modtaget af en ideel gas under disse processer.

For en isochorisk proces er udtrykket for C V følger af ( 2.7):

For en isobar proces er udtrykket for S p følger af (2.10):

Til molære varmekapaciteter heraf får vi følgende udtryk

Forholdet mellem varmekapaciteter er lig med den adiabatiske eksponent:

På det termodynamiske niveau er det umuligt at forudsige den numeriske værdi g; vi formåede kun at gøre dette, når vi betragtede systemets mikroskopiske egenskaber (se udtryk (1.19), samt ( 1.28) for en blanding af gasser). Fra formlerne (1.19) og (2.24) følger teoretiske forudsigelser for gassens molære varmekapacitet og den adiabatiske eksponent.

Monatomiske gasser (i=3):

Diatomiske gasser (i=5):

Polyatomiske gasser (i=6):

Eksperimentelle data for forskellige stoffer er angivet i tabel 1.

tabel 1

Stof			g

Det kan ses, at den simple model af ideelle gasser generelt beskriver egenskaberne af rigtige gasser ganske godt. Bemærk venligst, at sammenfaldet blev opnået uden at tage højde for gasmolekylernes vibrationsfrihedsgrader.

Vi har også givet værdierne for molær varmekapacitet af nogle metaller ved stuetemperatur. Hvis vi forestiller os et metals krystalgitter som et ordnet sæt solide kugler forbundet med fjedre til nabokugler, så kan hver partikel kun vibrere i tre retninger ( jeg tæller = 3), og hver sådan grad af frihed er forbundet med kinetik k V T/2 og den samme potentielle energi. Derfor har krystalpartiklen intern (vibrations)energi k V T. Ved at gange med Avogadros tal får vi den indre energi af en mol

hvor kommer værdien af ​​den molære varmekapacitet fra?

(På grund af den lille termiske udvidelseskoefficient af faste stoffer skelnes de ikke med s Og c v). Den givne sammenhæng for faste stoffers molære varmekapacitet kaldes Dulong og Petits lov og tabellen viser god overensstemmelse med den beregnede værdi

med eksperiment.

Når vi taler om den gode overensstemmelse mellem de givne forhold og eksperimentelle data, skal det bemærkes, at det kun observeres i et bestemt temperaturområde. Systemets varmekapacitet afhænger med andre ord af temperatur, og formlerne (2.24) har et begrænset omfang. Lad os først se på fig. 2.10, som viser den eksperimentelle afhængighed af varmekapaciteten med tv brintgas fra absolut temperatur T.

Ris. 2.10. Molær varmekapacitet af brintgas H2 ved konstant volumen som funktion af temperatur (eksperimentelle data)

Nedenfor taler vi for kortheds skyld om fraværet af visse frihedsgrader i molekyler i bestemte temperaturområder. Lad os endnu en gang minde dig om, at det, vi egentlig taler om, er følgende. Af kvantemæssige årsager afhænger det relative bidrag til den indre energi af en gas af individuelle bevægelsestyper virkelig af temperatur og i visse temperaturintervaller kan være så små, at det i et eksperiment - altid udført med begrænset nøjagtighed - er umærkeligt. Resultatet af eksperimentet ser ud, som om disse typer bevægelser ikke eksisterer, og der er ingen tilsvarende frihedsgrader. Antallet og arten af ​​frihedsgrader bestemmes af molekylets struktur og tredimensionaliteten i vores rum – de kan ikke afhænge af temperaturen.

Bidraget til intern energi afhænger af temperaturen og kan være lille.

Ved temperaturer under 100 K Varmekapacitet

hvilket indikerer fraværet af både rotations- og vibrationsgrader af frihed i molekylet. Så med stigende temperatur stiger varmekapaciteten hurtigt til den klassiske værdi

karakteristisk for et diatomisk molekyle med en stiv binding, hvori der ikke er vibrationsfrihedsgrader. Ved temperaturer over 2.000 K varmekapacitet viser et nyt spring til værdien

Dette resultat indikerer udseendet af vibrationsgrader af frihed. Men alt dette virker stadig uforklarligt. Hvorfor kan et molekyle ikke rotere ved lave temperaturer? Og hvorfor opstår vibrationer i molekylet kun ved meget høje temperaturer? Det foregående kapitel gav en kort kvalitativ undersøgelse af kvanteårsagerne til denne adfærd. Og nu kan vi kun gentage, at hele sagen kommer ned til specifikt kvantefænomener, der ikke kan forklares ud fra den klassiske fysiks synspunkt. Disse fænomener diskuteres detaljeret i de efterfølgende afsnit af kurset.

Yderligere Information

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics, Science, 1977 - s. 236 - tabel over karakteristiske "tænding"-temperaturer for vibrations- og rotationsgrader af molekyler for nogle specifikke gasser.

Lad os nu vende os til fig. 2.11, der repræsenterer afhængigheden af ​​de molære varmekapaciteter af tre kemiske grundstoffer (krystaller) af temperaturen. Ved høje temperaturer har alle tre kurver tendens til samme værdi

den tilsvarende lov i Dulong og Petit. Bly (Pb) og jern (Fe) har praktisk talt denne begrænsende varmekapacitetsværdi allerede ved stuetemperatur.

Ris. 2.11. Afhængighed af den molære varmekapacitet for tre kemiske grundstoffer - krystaller af bly, jern og kulstof (diamant) - af temperaturen

For diamant (C) er denne temperatur endnu ikke høj nok. Og ved lave temperaturer viser alle tre kurver en betydelig afvigelse fra Dulong- og Petit-loven. Dette er en anden manifestation af stoffets kvanteegenskaber. Klassisk fysik viser sig at være magtesløs til at forklare mange af de mønstre, der observeres ved lave temperaturer.

Yderligere Information

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - J. de Boer Introduktion til molekylær fysik og termodynamik, red. IL, 1962 - s. 106–107, del I, § 12 - elektroners bidrag til metallers varmekapacitet ved temperaturer tæt på det absolutte nulpunkt;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. Kender du fysik? Bibliotek "Quantum", nummer 82, Science, 1992. Side 132, spørgsmål 137: hvilke legemer har den største varmekapacitet (se svar på side 151);

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. Kender du fysik? Bibliotek "Quantum", nummer 82, Science, 1992. Side 132, spørgsmål 135: om opvarmning af vand i tre tilstande - fast, flydende og damp (for svaret, se side 151);

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - fysisk encyklopædi. Kalorimetri. Metoder til måling af varmekapacitet er beskrevet.