Căldura specifică

Căldura specifică a unei substanțe este definită ca fiind capacitatea de căldură pe unitate de masă a unei cantități fixe de substanță. Corespunde cantității de căldură necesară pentru creșterea sau scăderea unei valori atribuite temperaturii unei cantități fixe de substanță.

În funcție de cantitatea fizică utilizată pentru a defini cantitatea fixată, există mai multe variabile care cuantifică căldura specifică.

În forma sa cea mai de bază, capacitatea specifică de căldură este exprimată pe cantitatea unitară de substanță și corespunde unui număr adimensional . În acest caz, este adecvat să vorbim despre capacitatea termică unitară.

Uniunea internațională de fizică pură și aplicată și Uniunea internațională de chimie pură și aplicată folosesc termenul de capacitate termică specifică sau unitară, în loc de unitate de căldură specifică și căldură.

Capacitatea de căldură a unității și căldura molară

Dimensiunea de bază, cea mai de bază în fizică , este capacitatea de căldură unitară, înțeleasă ca primară (unitară). În acest caz, cantitatea este cantitatea de substanță în sine, măsurată în numărul de particule sau în moli (conversia este pur și simplu numărul lui Avogadro ).

Capacitatea de căldură unitară este direct legată de teorema echipației de energie și, prin urmare, valoarea ei este concepută pur și simplu prin cunoașterea tipului de molecule care alcătuiesc substanța.

Pentru a efectua conversii dintr-o capacitate unitară de căldură molară, trebuie doar să utilizați constanta de gaz și numărul Avogadro (sau constanta Boltzmann și numărul Avogadro).

De exemplu, un gaz monoatomic are pentru teorema echipării partiției energiei izocorice o capacitate corespunzătoare jumătății din gradele sale de libertate:

 $c=f/2$  $c$   $=$   $f$   $/$   $2$   ${\ displaystyle c = f / 2}$   ${\ displaystyle c = f / 2}$

aceasta este cea mai simplă formă de exprimare a capacității termice a unui material. Pentru a trece la capacitatea de căldură molară, trebuie să înmulțim această valoare simplă pentru constanta de gaz R. În cazul gazului monoatomic, de exemplu, în care $f=3$ ${\ displaystyle f = 3}$ ${\ displaystyle f = 3}$ :

$c=3/2*R=3/2*8.31J/molK=12.47{\frac {J}{molK}}$ ${\ displaystyle c = 3/2 * R = 3/2 * 8.31J / molK = 12.47 {\ frac {J} {molK}}}$ ${\ displaystyle c = 3/2 * R = 3/2 * 8.31J / molK = 12.47 {\ frac {J} {molK}}}$

sau, pentru a se referi la căldura medie a unei singure molecule, împărțiți la numărul Avogadro:

$c={\frac {12.47J/molK}{6.022e23/mol}}=2.07*10^{-23}{\frac {J}{K}}$ ${\ displaystyle c = {\ frac {12.47J / molK} {6.022e23 / mol}} = 2.07 * 10 ^ {- 23} {\ frac {J} {K}}}$ ${\ displaystyle c = {\ frac {12.47J / molK} {6.022e23 / mol}} = 2.07 * 10 ^ {- 23} {\ frac {J} {K}}}$

Rețineți că mărimea fizică este aceeași, am convertit doar unitatea sa de măsură .

Când avem o măsură experimentală a căldurii specifice, este convenabil pentru simplitate să o readucem la căldura elementară. În schimb, pentru a obține căldura specifică referită la unitatea de masă sau volum, trebuie să cunoașteți mai multe informații despre substanța noastră particulară, în plus față de gradele moleculare de libertate: respectiv masa moleculară sau volumul molar .

Căldură specifică pe unitate de masă

Când capacitatea este exprimată pe unitate de masă sau volum, este convenabil să vorbim despre căldură specifică. Căldura specifică pe unitate de masă este legată de căldura specifică pe unitate prin relația:

$c_{m}=c/m$ ${\ displaystyle c_ {m} = c / m}$ ${\ displaystyle c_ {m} = c / m}$

unde este $m$ ${\ displaystyle m}$ $m$ este mass- media moleculară a substanței. Unitatea de masă a sistemului internațional este căldura $\left[\mathrm {J\cdot kg^{-1}\cdot K^{-1}} \right]$ ${\ displaystyle \ left [\ mathrm {J \ cdot kg ^ {- 1} \ cdot K ^ {- 1}} \ right]}$ ${\ displaystyle \ left [\ mathrm {J \ cdot kg ^ {- 1} \ cdot K ^ {- 1}} \ right]}$ .

Termodinamica

În termodinamică, în locul căldurii specifice, este definit ca coeficientul dintre creșterea temperaturii și căldură:

$\delta Q=Nc_{x}\ \mathrm {d} T$ ${\ displaystyle \ delta Q = Nc_ {x} \ \ mathrm {d} T}$ ${\ displaystyle \ delta Q = Nc_ {x} \ \ mathrm {d} T}$

care depinde de tipul de transformare în curs. Cu scrisoarea $Nu.$ ${\ displaystyle N}$ $Nu.$ Indică cantitatea de substanță . În cazul transformării izocorice, căldura schimbată coincide cu variația „specificației energiei interne (pentru unitatea substanței):

$\mathrm {d} U=Nc\ \mathrm {d} T$ ${\ displaystyle \ mathrm {d} U = Nc \ \ mathrm {d} T}$ ${\ displaystyle \ mathrm {d} U = Nc \ \ mathrm {d} T}$

sau, mai pe scurt:

$c={\frac {\partial u}{\partial T}}$ ${\ displaystyle c = {\ frac {\ partial u} {\ partial T}}}$ ${\ displaystyle c = {\ frac {\ partial u} {\ partial T}}}$

Există mai multe moduri de a exprima căldura specifică a unei substanțe, în funcție de transformare și în special (notație) din cantitatea fizică $X$ ${\ displaystyle x}$ $X$ conservat în transformare:

c_{x}=T\left({\frac {\partial s}{\partial T}}\right)_{x}

{\ displaystyle c_ {x} = T \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {x}}

{\ displaystyle c_ {x} = T \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {x}}

Înmulțind căldurile specifice cu masa $m$ ${\ displaystyle m}$ $m$ obținem capacitatea de căldură $C_{x}$ ${\ displaystyle C_ {x}}$ ${\ displaystyle C_ {x}}$ . În general, utilizează două valori, referindu-se la o transformare în constantă de coordonate generalizate și constantă de forță generalizată :

{\begin{aligned}&c_{q}=T\left({\frac {\partial s}{\partial T}}\right)_{q}\\[4pt]&c_{F}=T\left({\frac {\partial s}{\partial T}}\right)_{F}\\[4pt]\end{aligned}}

{\ displaystyle {\ begin {align} & c_ {q} = T \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {q} \\ [4pt] & c_ {F} = T \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {F} \\ [4pt] \ end {align}}}

{\ displaystyle {\ begin {align} & c_ {q} = T \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {q} \\ [4pt] & c_ {F} = T \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {F} \\ [4pt] \ end {align}}}

Căldură izobarică și izocorică specifică

Cele mai utilizate sunt referite la volumul specific de căldură: căldura specifică la volum constant, indicată de sinbolo $c_{v}$ ${\ displaystyle c_ {v}}$ $CV}$ , Și căldura specifică la presiune constantă, $c_{p}$ ${\ displaystyle c_ {p}}$ $c_ {p}$ valabil pentru transformarea la volum constant și izobaric . Dacă în sistemul generalizat lucrările sunt transmise exclusiv căldură și volum de lucru, atunci prima lege a termodinamicii poate fi exprimată în energie internă și entalpie , deoarece între ele există o a doua echivalență Legendre :

{\begin{aligned}&\mathrm {d} U+p\mathrm {d} V-T\mathrm {d} S=0\\[4pt]&\mathrm {d} H-V\mathrm {d} p-T\mathrm {d} S=0\\[4pt]\end{aligned}}

{\ displaystyle {\ begin {align} & \ mathrm {d} U + p \ mathrm {d} VT \ mathrm {d} S = 0 \\ [4pt] & \ mathrm {d} HV \ mathrm {d} pT \ mathrm {d} S = 0 \\ [4pt] \ end {align}}}

{\ displaystyle {\ begin {align} & \ mathrm {d} U + p \ mathrm {d} VT \ mathrm {d} S = 0 \\ [4pt] & \ mathrm {d} HV \ mathrm {d} pT \ mathrm {d} S = 0 \\ [4pt] \ end {align}}}

asa de:

c={\frac {\partial U}{\partial T}}\qquad c_{p}={\frac {\partial H}{\partial T}}

{\ displaystyle c = {\ frac {\ partial U} {\ partial T}} \ qquad c_ {p} = {\ frac {\ partial H} {\ partial T}}}

{\ displaystyle c = {\ frac {\ partial U} {\ partial T}} \ qquad c_ {p} = {\ frac {\ partial H} {\ partial T}}}

altfel, dacă admitem alte forme de lucru în sistem sau alte coordonate înțelese ca fiecare funcție de stare ,

{\begin{aligned}&\mathrm {d} U+p\mathrm {d} V-T\mathrm {d} S+F\ \delta q=0\\[4pt]&\mathrm {d} H-V\mathrm {d} p-T\mathrm {d} S+F\ \delta q=0\\[4pt]\end{aligned}}

{\ displaystyle {\ begin {align} & \ mathrm {d} U + p \ mathrm {d} VT \ mathrm {d} S + F \ \ delta q = 0 \\ [4pt] & \ mathrm {d} HV \ mathrm {d} pT \ mathrm {d} S + F \ \ delta q = 0 \\ [4pt] \ end {align}}}

{\ displaystyle {\ begin {align} & \ mathrm {d} U + p \ mathrm {d} VT \ mathrm {d} S + F \ \ delta q = 0 \\ [4pt] & \ mathrm {d} HV \ mathrm {d} pT \ mathrm {d} S + F \ \ delta q = 0 \\ [4pt] \ end {align}}}

influența lor asupra căldurilor specifice va trebui luată în considerare:

c={\frac {\partial U}{\partial T}}+F\left({\frac {\partial q}{\partial T}}\right)_{V}\qquad c_{p}={\frac {\partial H}{\partial T}}+F\left({\frac {\partial q}{\partial T}}\right)_{p}

{\ displaystyle c = {\ frac {\ partial U} {\ partial T}} + F \ left ({\ frac {\ partial q} {\ partial T}} \ right) _ {V} \ qquad c_ {p } = {\ frac {\ partial H} {\ partial T}} + F \ left ({\ frac {\ partial q} {\ partial T}} \ right) _ {p}}

{\ displaystyle c = {\ frac {\ partial U} {\ partial T}} + F \ left ({\ frac {\ partial q} {\ partial T}} \ right) _ {V} \ qquad c_ {p } = {\ frac {\ partial H} {\ partial T}} + F \ left ({\ frac {\ partial q} {\ partial T}} \ right) _ {p}}

Deși solidele și lichidele nu sunt foarte extensibile, diferența dintre $c_{p}$ ${\ displaystyle c_ {p}}$ $c_ {p}$ Și $c$ ${\ displaystyle c}$ $c$ nu este neglijabil: de fapt, pentru solide este $c_{p}/c\approx 1,05$ ${\ displaystyle c_ {p} / c \ approx 1.05}$ ${\ displaystyle c_ {p} / c \ approx 1.05}$ în timp ce pentru lichide în multe cazuri este $c_{p}/c\approx 1,2$ ${\ displaystyle c_ {p} / c \ approx 1,2}$ ${\ displaystyle c_ {p} / c \ approx 1,2}$ dar ai și lichide cu $c_{p}/c>1,5$ ${\ displaystyle c_ {p} / c> 1,5}$ ${\ displaystyle c_ {p} / c> 1,5}$ . Pentru o substanță gazoasă, căldura specifică la presiune constantă diferă de cea din volum constant pentru lucrările de expansiune . ^[1]

Dependența de temperatură

Graficul căldurilor specifice gazelor perfecte la volum constant al unor gaze

Căldura specifică este o cantitate care este în general dependentă de temperatură. Corelațiile semi-empirice sunt de obicei dezvoltate într- o serie Taylor până la ordinul al patrulea: ^[2]

c^{0}=a+bT+cT^{2}+dT^{3}

{\ displaystyle c ^ {0} = a + bT + cT ^ {2} + dT ^ {3}}

{\ displaystyle c ^ {0} = a + bT + cT ^ {2} + dT ^ {3}}

cu $c^{0}$ ${\ displaystyle c ^ {0}}$ ${\ displaystyle c ^ {0}}$ exprimat în $\left[\mathrm {kcal/lb\cdot ^{o}F^{-1}} \right]$ ${\ displaystyle \ left [\ mathrm {kcal / lb \ cdot ^ {o} F ^ {- 1}} \ right]}$ ${\ displaystyle \ left [\ mathrm {kcal / lb \ cdot ^ {o} F ^ {- 1}} \ right]}$ unde este $a,\;b,\;c,$ ${\ displaystyle a, \; b, \; c,}$ ${\ displaystyle a, \; b, \; c,}$ Și $d$ ${\ displaystyle d}$ $d$ sunt tabelate după substanță, e $T.$ ${\ displaystyle T}$ $T.$ este temperatura absolută . ^[3]

Așa cum se poate observa din figura din stânga, pentru anumite gaze în anumite intervale de temperatură, căldura specifică poate fi considerată constantă și acest lucru este valabil mai ales pentru gazele monatomice, cum ar fi gazele nobile . ^[3]

Legile lui Mayer

Conform raportului lui Maxwell în călduri sau molari specifici pentru entropie și temperatură sau capacitatea termică de a coordona, respectiv, forța de împerechere constantă, respectiv, acestea sunt legate:

{\begin{aligned}x_{i}\neq s,&\quad F_{i}\neq T\\[4pt]\left({\frac {\partial s}{\partial x_{i}}}\right)_{T}&=\left({\frac {\partial F_{i}}{\partial T}}\right)_{x_{i}}\\[4pt]\end{aligned}}

{\ displaystyle {\ begin {align} x_ {i} \ neq s, & \ quad F_ {i} \ neq T \\ [4pt] \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial x_ {i} }} \ right) _ {T} & = \ left ({\ frac {\ partial F_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {x_ {i}} \\ [4pt] \ end {align }}}

{\ displaystyle {\ begin {align} x_ {i} \ neq s, & \ quad F_ {i} \ neq T \\ [4pt] \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial x_ {i} }} \ right) _ {T} & = \ left ({\ frac {\ partial F_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {x_ {i}} \\ [4pt] \ end {align }}}

care a înlocuit în identitate:

\left({\frac {\partial s}{\partial T}}\right)_{F_{i}}=\left({\frac {\partial s}{\partial T}}\right)_{x_{i}}+\left({\frac {\partial s}{\partial x_{i}}}\right)_{T}\left({\frac {\partial x_{i}}{\partial T}}\right)_{F_{i}}

{\ displaystyle \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {F_ {i}} = \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right ) _ {x_ {i}} + \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial x_ {i}}} \ right) _ {T} \ left ({\ frac {\ partial x_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {F_ {i}}}

\ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {{F_ {i}}} = \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial T}} \ right) _ {{x_ {i}}} + \ left ({\ frac {\ partial s} {\ partial x_ {i}}} \ right) _ {{T}} \ left ({\ frac {\ partial x_ { i}} {\ partial T}} \ right) _ {{F_ {i}}}

ținând cont de definiția termodinamică specifică căldurii, aduce în cele din urmă regulile lui Mayer ^[4] :

c_{F_{i}}-c_{x_{i}}=T\left({\frac {\partial F_{i}}{\partial T}}\right)_{x_{i}}\left({\frac {\partial x_{i}}{\partial T}}\right)_{F_{i}}

{\ displaystyle c_ {F_ {i}} - c_ {x_ {i}} = T \ left ({\ frac {\ partial F_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {x_ {i}} \ left ({\ frac {\ partial x_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {F_ {i}}}

{\ displaystyle c_ {F_ {i}} - c_ {x_ {i}} = T \ left ({\ frac {\ partial F_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {x_ {i}} \ left ({\ frac {\ partial x_ {i}} {\ partial T}} \ right) _ {F_ {i}}}

Pentru un sistem simplu în sens termodinamic avem efecte de o singură lege (notate cu c capacitatea volumului constant):

c_{p}-c=T\left({\frac {\partial p}{\partial T}}\right)_{V}\left({\frac {\partial V}{\partial T}}\right)_{p}

{\ displaystyle c_ {p} -c = T \ left ({\ frac {\ partial p} {\ partial T}} \ right) _ {V} \ left ({\ frac {\ partial V} {\ partial T }} \ dreapta) _ {p}}

{\ displaystyle c_ {p} -c = T \ left ({\ frac {\ partial p} {\ partial T}} \ right) _ {V} \ left ({\ frac {\ partial V} {\ partial T }} \ dreapta) _ {p}}

Gaz perfect

Pentru un gaz perfect , care aparține sistemelor termodinamice simple, legea lui Mayer își asumă în special forma:

 $c_{p}-c=1$  $c$   $p$   $-$   $c$   $=$   $1$   ${\ displaystyle c_ {p} -c = 1}$   ${\ displaystyle c_ {p} -c = 1}$

unde este $c$ ${\ displaystyle c}$ $c$ Și $c_{p}$ ${\ displaystyle c_ {p}}$ $c_ {p}$ sunt capacitățile termice unitare, respectiv la volum constant și presiune. Împărțind la aceeași căldură izocorică, obținem expresia legii lui Mayer pentru coeficientul izentropic pentru gazele ideale:

 $\gamma =1+{\frac {1}{c}}=1+{\frac {2}{f}}$  $γ$   $=$   $1$   $+$   $1$   $c$   $=$   $1$   $+$   $2$   $f$   ${\ displaystyle \ gamma = 1 + {\ frac {1} {c}} = 1 + {\ frac {2} {f}}}$   ${\ displaystyle \ gamma = 1 + {\ frac {1} {c}} = 1 + {\ frac {2} {f}}}$

unde f indică ca de obicei numărul de grade active de libertate ale sistemului: pentru ultima echivalență a fost utilizată teorema echipației. Ca corolar, coeficientul izentropic este atunci întotdeauna mai mare decât unul, deoarece numărul de grade de libertate este un număr natural (care este pozitiv definit). Legătura dintre valorile specifice stabilite de lege Mayer permite, de asemenea, să calculeze izobarul elementar de căldură și coeficientul izentropic scăzut cu numărul de grade de libertate al sistemului termodinamic .

De exemplu, pentru un gaz monatomic pe care îl are $N=3$ ${\ displaystyle N = 3}$ ${\ displaystyle N = 3}$ grade de libertate, conform teoremei echipației, căldura izocorică elementară este $c={\frac {3}{2}}$ ${\ displaystyle c = {\ frac {3} {2}}}$ ${\ displaystyle c = {\ frac {3} {2}}}$ ; cel izobaric este:

$c_{p}={\frac {5}{2}}$ ${\ displaystyle c_ {p} = {\ frac {5} {2}}}$ ${\ displaystyle c_ {p} = {\ frac {5} {2}}}$

în timp ce coeficientul izentropic este:

$\gamma =1+{\frac {2}{f}}=1+{\frac {2}{3}}={\frac {5}{3}}=1.666...$ ${\ displaystyle \ gamma = 1 + {\ frac {2} {f}} = 1 + {\ frac {2} {3}} = {\ frac {5} {3}} = 1.666 ...}$ ${\ displaystyle \ gamma = 1 + {\ frac {2} {f}} = 1 + {\ frac {2} {3}} = {\ frac {5} {3}} = 1.666 ...}$ .

Deducerea termodinamică a legii lui Mayer

Prima lege a termodinamicii, pe de altă parte, pune o constrângere:

\delta Q_{p}=\mathrm {d} U+\delta W

{\ displaystyle \ delta Q_ {p} = \ mathrm {d} U + \ delta W}

{\ displaystyle \ delta Q_ {p} = \ mathrm {d} U + \ delta W}

de la care:

nc_{p}\ \mathrm {d} T=nc\ \mathrm {d} T+p\ \mathrm {d} V

{\ displaystyle nc_ {p} \ \ mathrm {d} T = nc \ \ mathrm {d} T + p \ \ mathrm {d} V}

{\ displaystyle nc_ {p} \ \ mathrm {d} T = nc \ \ mathrm {d} T + p \ \ mathrm {d} V}

pentru „ ecuația stării idealurilor de gaz , ultimul termen poate fi scris:

p\ \mathrm {d} V=n\ \mathrm {d} T

{\ displaystyle p \ \ mathrm {d} V = n \ \ mathrm {d} T}

{\ displaystyle p \ \ mathrm {d} V = n \ \ mathrm {d} T}

deci avem:

nc_{p}\ \mathrm {d} T=nc\ \mathrm {d} T+n\ \mathrm {d} T=n(c+1)\ \mathrm {d} T

{\ displaystyle nc_ {p} \ \ mathrm {d} T = nc \ \ mathrm {d} T + n \ \ mathrm {d} T = n (c + 1) \ \ mathrm {d} T}

{\ displaystyle nc_ {p} \ \ mathrm {d} T = nc \ \ mathrm {d} T + n \ \ mathrm {d} T = n (c + 1) \ \ mathrm {d} T}

simplificând obțineți legea lui Mayer pentru încălzirile unitare ale unui gaz ideal. ^[5]

Măsurare

Teorema echipației de energie vă permite să calculați cu ușurință căldura specifică a unui gaz cu un comportament ideal și pe baza mecanicii clasice .

Legea lui Dulong-Petit , acționând pe o bază clasică, că capacitatea unitară de căldură a tuturor solidelor cristaline este aceeași, indiferent de temperatură: $3NK$ ${\ displaystyle 3NK}$ ${\ displaystyle 3NK}$ .

Capacitatea de căldură depinde de natura chimică a substanței luate în considerare și de temperatură. Poate fi considerat constant numai pentru modificări mici de temperatură și departe de temperaturile de tranziție de fază . Brusche, variațiile de căldură specifice sunt, de fapt, luate ca un indice al unei tranziții de fază solid-lichid, precum și tranziții cristaline vapori-lichide sau tranziții structurale ale unei molecule .

Deși, în scopuri practice, această definiție este suficient de precisă, din punct de vedere teoretic, aceasta este doar o aproximare, deoarece, în realitate, căldura specifică depinde de temperatura însăși. Pentru un tratament mai riguros, se poate baza pe capacitatea termică și se poate defini căldura specifică, cum ar fi capacitatea de căldură pe unitate de masă .

L ' apă să $15^{\circ }C$ ${\ displaystyle 15 ^ {\ circ} C}$ ${\ displaystyle 15 ^ {\ circ} C}$ are o căldură specifică de $1{\frac {cal}{g\cdot \;^{\circ }C}}$ ${\ displaystyle 1 {\ frac {cal} {g \ cdot \; ^ {\ circ} C}}}$ ${\ displaystyle 1 {\ frac {cal} {g \ cdot \; ^ {\ circ} C}}}$ în timp ce cea a „ alcoolului etilic este $0,581{\frac {cal}{g\cdot \;^{\circ }C}}$ ${\ displaystyle 0.581 {\ frac {cal} {g \ cdot \; ^ {\ circ} C}}}$ ${\ displaystyle 0.581 {\ frac {cal} {g \ cdot \; ^ {\ circ} C}}}$ .

Căldura specifică la presiune constantă și volum sunt definite, respectiv, pornind de la „ entalpie și„ energie internă . Din aceste definiții derivăm două relații valabile pentru orice fluid:

Pentru energie internă:

\Delta U=mc\Delta T

{\ displaystyle \ Delta U = mc \ Delta T}

{\ displaystyle \ Delta U = mc \ Delta T}

,

unde este:

m

{\ displaystyle m}

m

: Masa ( kg ) de lichid este implicată

\Delta T=(T_{2}-T_{1})

{\ displaystyle \ Delta T = (T_ {2} -T_ {1})}

\ Delta T = (T_ {2} -T_ {1})

: Este variația temperaturii ( K ).

c

{\ displaystyle c}

c

Este căldura specifică la constantă de volum .

Și pentru entalpia:

\Delta H=mc_{p}\Delta T

{\ displaystyle \ Delta H = mc_ {p} \ Delta T}

{\ displaystyle \ Delta H = mc_ {p} \ Delta T}

^[6] .

În modelul teoretic al gazului perfect , valoarea căldurii piesei merită:

În cazul gazelor monoatomice ${3 \over 2}$ ${\ displaystyle {3 \ over 2}}$ ${\ displaystyle {3 \ over 2}}$ (la volum constant) e ${5 \over 2}$ ${\ displaystyle {5 \ over 2}}$ ${\ displaystyle {5 \ peste 2}}$ (la presiune constantă).
În cazul gazelor diatomice sau poliatomice cu moleculă aliniată ${5 \over 2}$ ${\ displaystyle {5 \ over 2}}$ ${\ displaystyle {5 \ over 2}}$ (la volum constant) e ${7 \over 2}$ ${\ displaystyle {7 \ over 2}}$ ${\ displaystyle {7 \ over 2}}$ (la presiune constantă).
În cazul gazelor poliatomice cu o moleculă nealiniată ${3}$ ${\ displaystyle {3}}$ ${\ displaystyle {3}}$ (la volum constant) e ${4}$ ${\ displaystyle {4}}$ ${\ displaystyle {4}}$ (la presiune constantă).

Adesea, gazul monoatomic perfect este imaginat ca un pseudo hidrogen , cu o greutate moleculară egală cu $1$ ${\ displaystyle 1}$ $1$ .

Valorile numerice

Substanţă	Stat	$c_{p}/m$ ${\ displaystyle c_ {p} / m}$ ${\ displaystyle c_ {p} / m}$ (J / (kg · K)) ^[8]
Aluminiu	solid	880
Oțel inoxidabil	solid	502
Cascadă	lichid	4186
Apă ( Gheață )	solid (0 ° C)	2090
Dioxid de carbon	gazos	838
Aer (uscat)	gazos	1005
Aer (umiditate relativă 100%)	gazos	~ 1030
Azot	gazos	1042
Beriliu	solid	1824
Diamant	solid	502
heliu	gazos	5190
Etanol	lichid	2460
Fier	solid	460
Glicerină	lichid	2260
Grafit	solid	720
Hidrogen	gazos	14435
Litiu	solid	3582
Mercur	lichid	139
Ulei	lichid	~ 2000
Oxigen	gazos	920
Aur	solid	129
Alamă	solid	377
Conduce	solid	130
Polistiren	solid	1450
Cupru	solid	385
Silice (topită)	lichid	703
Silice	solid	2020
Iazul	solid	228
Zinc	solid	388
Condiții standard (dacă nu se specifică altfel). Pentru solide valoarea căldurii specifice la presiune constantă coincide cu căldura specifică la volum constant

Căldură specifică negativă

Conceptul de „căldură specifică negativă”, introdus implicit în astrofizică de la lucrările lui Chandrasekhar din anii 1930, apare marginal în textul clasic al Fizicii statistice de LDLandau și EM Lifshitz și a fost diseminat în comunitatea fizicii de Walter Thirring în 1970 . ^[9] Recent, s-a realizat că orice sistem cu interacțiuni pe termen lung (cum ar fi sistemele cu auto-gravitare, plasme componente) poate avea căldură specifică negativă ^[10] . Cerința cea mai de bază pentru ca un sistem să aibă căldură specifică negativă este ca acest sistem să nu fie aditiv. Cu excepția observațiilor astrofizice, verificarea experimentală a acestei posibilități nu este încă clară.

Într-un alt context, în cadrul mecanicii statistice fără echilibru, s-a observat căldură specifică negativă în unele sisteme ^[11] (în special în reacțiile nucleare de multifragmentare, în grupuri atomice și în obiecte stelare auto-gravitante ^[12] ).

Notă

^ Se obișnuiește (dar nu se folosește întotdeauna) în termodinamică scrieți dimensiuni și molari specifici cu litere mici, iar cu majuscule cantitățile totale.
^ Coulson și Richardson , p. 324 .
^ ^A ^b Yunus A. Cengel, Thermodynamics and Heat Transfer, Milan, McGraw-Hill, 2005, ISBN 88-386-6203-7 .
^ <Sycev, sisteme termodinamice complexe, Progress Publishers 1985, cap. 2, p.45
^ Silvestroni , p. 169 .
^ Unele manuale de fizică, cu o severitate mai mică, definesc energia internă și entalpia cu aceste relații, pornind de la căldurile specifice, care în schimb sunt definite de aceste două cantități.
^ Mass mololare
^ Căldură specifică izobarică pe unitate de masă
^ W. Thirring, Sisteme cu căldură specifică negativă, Z. Phys. 235, pp. 339-352 (1970).
^ A. Campa, S. Ruffo, T. Dauxois, Mecanica statistică și dinamica modelelor rezolvabile cu interacțiuni pe termen lung, Phys. Rep. 480, pp. 57-159 (2009).
^ http://siba.unipv.it/fisica/ScientificaActa/volume_2_1/Villain_ita.pdf
^ Microsoft PowerPoint - TALK PHD-1.ppt

Bibliografie

Paul Silvestroni , Fundamentele chimiei, ediția a X-a, Milano, CEA, 1996, ISBN 88-408-0998-8 .
Giorgio Mazzone, clipboard solid de termodinamică, vol. 1 , prima ediție, Roma, ENEA, 2006, ISBN 88-8286-141-4 . , Cod poștal. 13 Căldura specifică a solidelor, pp. 103-108.
Sycev, sisteme termodinamice complexe, Roma, Progress Publishers, 1985, ISBN 88-359-2883-4 . , Cod poștal. 2, p. 45
(EN) JM Coulson, JF Richardson, Inginerie chimică , vol. 6, ediția a treia, Butterworth-Heinemann, 1999, ISBN 0-7506-4142-8 .

Elemente conexe

linkuri externe

(EN) Specific Heat , de Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Căldură specifică pentru unele tipuri de substanțe , pe interfred.it.
Călduri specifice unor substanțe de pe itchiavari.org.

Controlul autorității	Tesauro BNCF 31408 · LCCN (EN) sh85126389 · GND (DE) 4182218-3 · BNF (FR) cb12274423z (dată)

Portalul chimiei

Portalul Termodinamicii

[1] Se obișnuiește (dar nu se folosește întotdeauna) în termodinamică scrieți dimensiuni și molari specifici cu litere mici, iar cu majuscule cantitățile totale.

[2] Coulson și Richardson , p. 324 .

[Cengel-3] A ^b Yunus A. Cengel, Thermodynamics and Heat Transfer, Milan, McGraw-Hill, 2005, ISBN 88-386-6203-7 .

[4] <Sycev, sisteme termodinamice complexe, Progress Publishers 1985, cap. 2, p.45

[5] Silvestroni , p. 169 .

[6] Unele manuale de fizică, cu o severitate mai mică, definesc energia internă și entalpia cu aceste relații, pornind de la căldurile specifice, care în schimb sunt definite de aceste două cantități.

[7] Mass mololare

[8] Căldură specifică izobarică pe unitate de masă

[9] W. Thirring, Sisteme cu căldură specifică negativă, Z. Phys. 235, pp. 339-352 (1970).

[10] A. Campa, S. Ruffo, T. Dauxois, Mecanica statistică și dinamica modelelor rezolvabile cu interacțiuni pe termen lung, Phys. Rep. 480, pp. 57-159 (2009).

[11] ttp://siba.unipv.it/fisica/ScientificaActa/volume_2_1/Villain_ita.pdf

[12] Microsoft PowerPoint - TALK PHD-1.ppt

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]