о дорівнює кількості теплоти, яку необхідно повідомити 1 моль речовини для зміни його температури на 1 К.
.
Одиниця виміру в системі СІ
Зв'язок теплоемкостей визначається формулами
,.
Кількість теплоти, необхідне для зміни температури термодинамічної системи, залежить від процесу, тому і теплоємність одного і того ж речовини різна при різних процесах.
. Робота газу. Якщо газ знаходиться під поршнем масою і площею перетину S, то тиск газу визначається атмосферним тиском і тиском поршня:
.
Тиск залишається постійними при нагріванні або охолодженні газу, зміняться обсяг (рис. 10.1).
Якщо газ розширюється і поршень піднімається на, то робота сили тиску позитивна і дорівнює
,
Так як
,
цей твір дорівнює зміні обсягу газу, і робота газу дорівнює
. (10.2)
У разі розширення робота газу позитивна, в разі стиснення - негативна. (Коли ми говоримо про роботу газу, ми маємо на увазі, що роботу здійснює сила тиску газу.)
Якщо газ здійснює позитивну роботу, то робота зовнішньої сили негативна, так як умова рівноваги поршня
.
Робота сили тиску при розширенні газу
,
робота зовнішньої сили
.
На рис. 10.2 зображена залежність P (V) при. З рис. 10.2, а, і з формули (10.2) випливає, що робота газу чисельно дорівнює площі прямокутника. Якщо тиск змінюється за більш складному закону (рис. 10.2, б), то, розділяючи зміна обсягу на малі інтервали, в межах кожного з яких тиск залишається приблизно постійним, і підсумовуючи площі прямокутників, одержимо, що робота газу чисельно дорівнює площі криволінійної трапеції
.
Зі сказаного випливає, що робота завжди залежить від характеру процесу.
Перший початок термодинаміки формулюється так:
Зміна внутрішньої енергії системи при переході її з одного стану в інший дорівнює сумі кількості теплоти, повідомленого системі, і роботи зовнішніх сил, яку здійснюють над системою, тобто
.
Робота зовнішніх сил дорівнює роботі системи із зворотним знаком:
,
звідки
. (10.3)
Перший початок термодинаміки можна також сформулювати наступним чином: кількість теплоти, що повідомляється системі, витрачається на зміну внутрішньої енергії системи і на здійснення системою механічної роботи.
Розглянемо відомі процеси в газах в рамках першого закону термодинаміки.
1.Ізотерміческій процес (). Так як температура залишається постійною, то не змінюється внутрішня енергія газу:
,
тобто все кількість теплоти, що повідомляється системі, йде на вчинення механічної роботи.
Якщо газ віддає тепло (), газ стискається, робота зовнішніх сил при цьому. Питома теплоємність при ізотермічному процесі
.
(ізотермічні газ нагріти не можна.)
. Ізобаричний процес (). У цьому випадку, якщо, то газ і нагрівається і здійснює механічну роботу:
,.
Відповідно до рівняння Клапейрона - Менделєєва
...
