Молярная теплоёмкость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Молярная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к количеству вещества, теплоёмкость одного моля вещества (в принципе разная для различных веществ, хотя в свете закона Дюлонга — Пти — имеет близкое значение, и даже приближенно совпадает в достаточно широких пределах изменения температуры у многих веществ[1]).

Это — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу[2], или — произведение удельной теплоёмкости элемента на его атомную массу дает количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 моля этого элемента на 1°С (или, что равнозначно, на 1 К)[3].

В Международной системе единиц (СИ) молярная теплоёмкость измеряется в джоулях на моль на кельвин, Дж/(моль·К)[3]. Иногда используются и производные единицы, как Дж/(кмоль·К), или внесистемные единицы: калория/(кг·К) и т. д.

Молярная теплоёмкость обычно обозначается символом или , иногда без индекса или с другим индексом (характеризующим условия протекания процесса измерения, нумерующим подсистемы и т. п.).

На значение молярной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение молярной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении () и при постоянном объёме (), вообще говоря, различны.

Формула расчёта молярной теплоёмкости: где c — молярная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), ν — количество вещества в нагреваемом (охлаждающемся) образце, ΔT — разность конечной и начальной температур. Удельная теплоёмкость может зависеть (и в принципе, строго говоря, всегда — более или менее сильно — зависит) от температуры, поэтому более корректной является следующая формула с малыми (формально бесконечно малыми) и :

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Согласно Дюлонгу и Пти, молярная теплоемкость [при постоянном объёме и температуре T ≥ 300 K] всех твёрдых тел (большинства элементов и простых соединений) приблизительно одинакова и равна ≈6 кал · К−1 · моль−1 (≈25 Дж · К−1 · моль−1; представляет собой среднее значение в изобарном процессе для одно- и двухатомных газов).
  2. В основном, понятие молярной теплоемкости применяется для образцов определенного химического состава, а ещё более применительно к определенным веществам, хотя эта величина легко может быть пересчитана (и пересчитывается) и для смеси определенного состава. Для образца переменного химического состава эквипарциальная молярная теплоёмкость также является переменной (что сглаживается, как упоминалось выше, законом Дюлонга — Пти). Зависит она, в принципе, и от температуры (хотя во многих случаях изменяется достаточно слабо при достаточно больших изменениях температуры), при этом, строго говоря, определяется — вслед за теплоёмкостью — как дифференциальная величина и по температурной оси, то есть в узком смысле следует рассматривать изменение температуры в определении удельной теплоёмкости не на один градус (тем более не на какую-то более крупную единицу температуры), а на малое с соответствующим количеством переданной теплоты (см. далее основной текст).
  3. 1 2 Кельвины (К) здесь можно заменять на градусы Цельсия (°C), поскольку эти температурные шкалы (абсолютная и шкала Цельсия) отличаются друг от друга лишь начальной точкой, но не величиной единицы измерения.

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Таблицы физических величин. Справочник, под ред. И. К. Кикоина, М., 1976.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.
  • Лифшиц E. М. Теплоёмкость // под. ред. А. М. Прохорова Физическая энциклопедия. — М.: «Советская энциклопедия», 1998. — Т. 2.
  • Установление атомных масс тяжёлых элементов. Закон Дюлонга и Пти (+ таблица)/Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. — 652 с., ил. — Т. 1. — С. 291—294