Обчислення питомої теплоємності
Питомою теплоємністю називається відношення теплової енергії, яку отримало фізичне тіло одиничної маси, до відповідного збільшенню його температури.
Для обчислення питомої теплоємності необхідно знати кількість теплової енергії, яка потрібна для зміни температури тіла одиничної маси на величину ΔT:
З = Q / mΔT
c – питома теплоємність;
Q – теплова енергія;
m – маса тіла;
ΔT – різниця температур.
Початкові і кінцеві значення тиску і об’єму газу можна пов’язати наступною формулою:
P0V0γ = P1V1γ
γ = Cp / Cv
P0, P1 – початковий і кінцевий значення тиску газу;
V0, V1 – початковий і кінцевий значення обсягу газу;
Cp – питома теплоємність ідеального газу при постійному тиску;
Cv – питома теплоємність ідеального газу при постійному обсязі.
На практиці набагато зручніше користуватися молярної питомою теплоємністю, яка розраховується аналогічно питомої теплоємності, але не на одиницю маси, а на 1 моль.
С = Q / nΔT
Q = CnΔT
C – молярна питома теплоємність;
Q – теплова енергія;
n – кількість молей;
ΔT – різниця температур.
Для обчислення молярної питомої теплоємності необхідно окремо обчислити Cp і Cv.
Відповідно до першого початку термодинаміки: Q = ΔU + W. Для вирішення завдання треба висловити ΔU і W через температуру Т.
При розширенні газу система виконує роботу W = PΔV. Якщо обсяг залишається постійним, то W = 0.
Зміна внутрішньої енергії ідеального газу обчислюється за формулою W = 3 / 2nRΔT.
При постійному обсязі:
Qv = 3 / 2nR (T1-T0)
При постійному тиску:
W = PΔV
PV = nRT
W = P (V1-V0) = nR (T1-T0)
Qp = 3 / 2nR (T1-T0) + nR (T1-T0)
Як було зазначено вище: С = Q / nΔT. Якщо розділити попередні формули на nΔT, отримаємо молярні питомі теплоємності:
Cv = 3 / 2R
Cp = 3 / 2R + R = 5 / 2R
γ = Cp / Cv
γ = 5/3
Таким чином, для адіабатичного процесу тиск і обсяг в будь-якій точці можна обчислити за формулою:
P0V05 / 3 = P1V15 / 3
Застосуємо отримані теоретичні знання на практиці.
Нехай ідеальний газ обсягом 1 л знаходився під тиском в 5 атмосфер. В результаті якогось адіабатичного процесу (обміну тепловою енергією не відбувається), обсяг газу збільшився в 2 рази. Яким буде тиск?
P0V05 / 3 = P1V15 / 3
P1 = P0V05 / 3 / V15 / 3
P1 = 5 – 15/3/25/3 = 1,67 атм.
Related posts:
- Кількість теплоти: доповідь Мірою зміни внутрішньої енергії в процесі теплопередачі є кількість теплоти. Кількість теплоти позначається буквою Q, одиниця кількості теплоти – джоуль. Кількість теплоти Q, отримане або віддане тілом масою т в процесі теплопередачі, розраховується за формулою: Q = cm (T2 – T1), Де c – питома теплоємність речовини, T2 – початкова температура тіла, T1 – кінцева […]...
- Термодинаміка (формули) Внутрішня енергія одного моля одноатомного ідеального газу: Робота газу при розширенні (стисканні): Перший закон термодинаміки ΔU = Q – A; Q = ΔU + A. Рівняння Пуассона для адіабати: Робота газу в адіабатичному процесі: A = CV(T2 – T1). Формула Р. Майєра: Cp = CV + R. Молярна теплоємність при постійному об’ємі: Молярна теплоємність твердого […]...
- Властивості рідин і поверхневий натяг Експериментальні дослідження свідчать, що далеко від критичної температури щільності рідини і газу відрізняються один від одного в тисячі разів. Таке істотне кількісне розходження між рідиною і газом неминуче виявляється як якісна відмінність в поведінці і властивості рідких і газоподібних систем. Так, одним з найважливіших властивостей рідин, на відміну від газів, є їх виключно низька стисливість. […]...
- Питома теплоємність, теплота плавлення і паротворення Кількість теплоти – це енергія, що отримується тілом, яка призводить до зростання його внутрішньої енергії і температури. Навпаки, тіла, що втратили якусь кількість теплоти, зменшують свою внутрішню енергію і охолоджуються. Внутрішню енергію тіла можна змінити або вчинивши роботу над ним, або змінивши його температуру. Процес, при якому внутрішня енергія даного тіла змінюється, але при цьому […]...
- Плавлення і твердіння Перехід речовини з твердого стану в рідкий називають плавленням; температура, при якій відбувається цей процес, називають температурою плавлення. Вона залежить від тиску. При атмосферному тиску лід плавиться при 0 ° С, залізо при 1539 ° С, ртуть при -39 ° С, вольфрам при 3410 ° С. Для плавлення речовини необхідно затратити енергію, т. Е. Повідомте […]...
- Ізобаричний процес – коротко Як і всі тіла, гази при нагріванні розширюються. Продемонструємо це. Закриємо колбу пробкою, в яку вставлена зігнута під прямим кутом скляна трубка (рис. 82). У горизонтальній частині трубки помістимо стовпчик підфарбованою води. При нагріванні колби навіть руками буде видно, як стовпчик води зміщується вправо, а при охолодженні – вліво. У цьому випадку міняються температура і […]...
- Термодинамічний процес Термодинамічний процес (або просто процес) – це зміна стану газу з плином часу. У ході термодинамічної процесу змінюються значення макроскопічних параметрів – тиску, обсягу і температури. Особливий інтерес представляють ізопроцесси – термодинамічні процеси, в яких значення одного з макроскопічних параметрів залишається незмінним. По черзі фіксуючи кожен з трьох параметрів, ми отримаємо три види ізопроцессов. 1. […]...
- Рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу Тиск газу на стінку посудини створюється ударами про неї молекул газу, при яких відбувається зміна імпульсів молекул і стінки. Очевидно, тиск газу на стінки посудини тим більше, чим більший імпульс передають молекули стінці, а імпульс молекули, як вам відомо, залежить від маси молекули т0 і від швидкості її руху v. Оскільки макроскопічне тіло складається з […]...
- Чим відрізняється ідеальний газ від реального? Дослідники виділяють моделі газу ідеального і реального. У чому їх специфіка? Чим відрізняється ідеальний газ від реального? Що являє собою ідеальний газ? У науці поширена трактування поняття “ідеальний газ”, відповідна гіпотетичному речовини (не існує в реальності), властивості якого можуть бути описані за допомогою рівняння Клапейрона – Менделєєва. Під ідеальним газом розуміється математична модель відповідного речовини, […]...
- Питома теплота пароутворення Чи знаєте ви, при якій температурі вариться суп? 100°С? Ні більше, ні менше. При тій же температурі закипає чайник, і варяться макарони. Що це означає? Чому при постійному підігріві каструльки або чайника палаючим газом температура води всередині не піднімається вище ста градусів? Справа в тому, що коли вода досягає температури в сто градусів, вся надходяча […]...
- Модель реального газу Ідеальний газ – найпростіша модель ваза, найпростіша макроскопічна система. Реальні гази підкоряються законам, записаним для цієї моделі, лише з тією чи іншою мірою точності при певних, не надто високих значеннях тиску і не дуже низьких значеннях температури. Чим більше факторів враховано при побудові моделі, тим точніше вона відображає об’єктивну реальність. Уточнимо модель ідеального газу і […]...
- Температура Якщо два тіла знаходяться в тепловому контакті і між ними не відбувається обміну енергією шляхом теплопередачі, то ці тіла мають однакову температуру. Якщо контактують тіла з різними температурами, то теплота передається від тіла з більшою температурою тіла з меншою температурою до тих пір, поки температури тіл не зрівняються. Щоб чисельно описати температуру, використовують явища, в […]...
- Обчислення температури зірок Обчислення температури зірок проводиться по їх випромінюванню з допомогою тих чи інших теоретичних припущень. Ефективна температура ТІ зірки є температурою абсолютно чорного тіла, розміри якого аналогічні розмірам зірки і повне випромінювання якого ідентично повного випромінювання зірки. Цей параметр характеризує світність (повну потужність випромінювання) небесного тіла. Ефективна температура зірки обчислюється із закону Стефана – Больцмана. У […]...
- Рівняння стану ідеального газу – коротко У цій главі ви не зустрінете принципово нових відомостей про газах. Мова піде про наслідки, які можна отримати з поняття температури та інших макроскопічних параметрів. Основне рівняння молекулярнокінетіческой теорії газів впритул наблизило нас до встановлення зв’язків між цими параметрами. Як можна розрахувати масу повітря в кабінеті фізики? Які параметри повітря будуть необхідні для визначення цієї […]...
- Використання адіабатного процесу в теоретичних циклах теплових машин Насправді на сьогоднішній день більше 90% електроенергії виробляється тільки на теплових електростанціях. У них в якості робочого тіла застосовується водяна пара, який можливо отримують при кипінні води в адіабатні процесі. За аналогією з застарілими поршневими автомобілями працюють і турбінні. Але в них адіабатичний процес відведення теплової енергії по завершенні поступового розширення газу виконується виключно за […]...
- Фізичні властивості води: доповідь При звичайних умовах вода – це рідка прозореа речовина без кольору, смаку і запаху. Щільність рідкої води має максимальне значення – 1 г/см3 при 4°C. При 0°C вода переходить з рідкого стану в твердий – лід. При 100°C вода кипить і переходить в газоподібний стан – водяна пара. Аналоги води за будовою та хімічним складом […]...
- Перший закон термодинаміки: визначення Перше начало (перший закон) термодинаміки – це закон збереження і перетворення енергії для термодинамічної системи. Відповідно до першого початку термодинаміки, робота може відбуватися тільки за рахунок теплоти або якоїсь іншої форми енергії. Отже, роботу і кількість теплоти вимірюють в одних одиницях – джоулях (як і енергію). Перший початок термодинаміки був сформульований німецьким вченим Ю. Л. […]...
- Температурна шкала. Абсолютна температура При встановленні одиниці температури найчастіше надходять наступним чином. Беруть дві температури (так звані реперні точки) – температуру танення льоду і температуру кипіння води при нормальному атмосферному тиску. Першою температурі приписують значення 0, другий – значення 100, а інтервал між ними ділять на 100 рівних частин. Кожну з частин називають градусом (позначають ° C), а отриману […]...
- Що таке ізотермічний процес Термодинамічні процеси в фізиці характеризуються чотирма параметрами: Об’ємом; Тиском; Температурою; Енергією. Далі будуть розглядатися квазістатичні процеси, в яких зміни відбуваються досить повільно дозволяючи тиску і температурі залишатися постійними в будь-якій точці системи. Ізотермічним процесом називається квазістатичний процес, в якому температура залишається постійною. При ізотермічному процесі тиск і об’єм газу змінюються в такому співвідношенні, щоб його […]...
- Принцип обчислення національного доходу Коливання рівня економічної активності відслідковуються через такий параметр, як національний дохід. Необхідна для його обчислення статистика збирається і обробляється постійно. Основні дані публікуються в національних статистичних щорічниках (в Великобританії The Blue Book). Основний принцип обчислення національного доходу зводиться до наступного. Дохід – це потік товарів і послуг протягом певного періоду часу: якщо дохід зростає, то […]...
- Елементарна робота в термодинаміці Щоб стиснути деякий газ поршнем, до нього необхідно прикласти силу. Так як поршень переміщається на деяку відстань, то над ним відбувається робота. При переміщенні поршня на деяку величину відбувається зміна обсягу газу. Отже, робота йде на зміну обсягу газу. Робота при ізобарному процесі Під час нагрівання газу при постійному тиску газ починає розширюватися, тобто здійснює […]...
- Конденсація Конденсацією називають процес переходу молекул пари в рідину. При конденсації пари виділяється теплота (відбувається процес переходу кінетичної енергії молекул у внутрішню енергію рідини). Кількість теплоти, що виділилася при конденсації 1 кг речовини в рідину, називають питомою теплотою конденсації. Питома теплота конденсації речовини дорівнює по абсолютній величині питомої теплоті паротворення того ж речовини. Процесами конденсації пояснюється […]...
- Практичне обчислення національного доходу Проблеми загального характеру Поява цих проблем пов’язано з наступними обставинами. ВИРОБНИЦТВО Як правило, при підрахунку національного доходу враховуються лише оплачені товари і послуги. Оскільки всі підрахунки повинні бути зроблені в грошовому вираженні, то при необхідності включити якісь інші блага їм слід приписати певну вартість. Але де тут провести розмежувальну лінію? У скільки оцінити роботу, виконувану […]...
- Чому дорівнює питома теплота згоряння Відомо, що багато речовин горять. При цьому виділяється велика кількість тепла (Q), і утворюються інші речовини. Так, наприклад, в процесі горіння вугілля (C) він взаємодіє з киснем повітря (O2). При цьому утворюється оксид вуглецю (CO2) і виділяється тепло. Чому ж при горінні виділяється тепло? Тепло – це енергія. У молекулах атоми зв’язані між собою хімічними […]...
- Теплові властивості кристалів Кристал являє собою систему впорядковано розташованих атомів, що володіють певними масами; між атомами діють сили тяжіння і відштовхування, що врівноважують один одного за певних рівноважних відстанях між атомами. При відхиленні атома з положення рівноваги виникає повертає сила, протилежна зміщення, величина якої залежить від типу атома, його оточення та напрямки зміщення в кристалі. Відповідно до класичної […]...
- Ідеальний газ Основні властивості тіла визначає спільну дію двох конкуруючих факторів: Взаємодія молекул, яке прагне утримати молекули на певних відстанях один від одного; хаотичний тепловий рух молекул, яке розкидає їх по всьому об’єму. Як показує досвід, молекули газу розподіляються по всьому наданому для нього обсягом. Отже, головну роль в поведінці газу грає хаотичний рух молекул, а сили […]...
- Розрахунок тиску рідини на дно і стінки судини Розглянемо, як можна розрахувати тиск рідини на дно і стінки посудини. Вирішимо спочатку завдання для посудини, що має форму прямокутного паралелепіпеда. Сила F, з якою рідина, налита в цю посудину, тисне на його дно, дорівнює вазі Р рідини, що знаходиться в посудині. Вага рідини можна визначити, знаючи її масу m. Масу, як відомо, можна обчислити […]...
- Насичені і ненасичені пари і їх властивості Над вільною поверхнею рідини завжди є пари цієї рідини. Якщо посудину з рідиною не закритий, то концентрація часток пари при постійній температурі може змінюватися в широких межах в бік зменшення і у бік збільшення. Процес випаровування в замкнутий простір (закритий посудину з рідиною) може при даній температурі відбуватися тільки до певної межі. Це пояснюється тим, […]...
- Перенесення тепла: калорія, питома теплоємність З точки зору фізики теплота – це енергія, яка переноситься від фізичних тіл з більш високою температурою до тіл з більш низькою температурою (вимірюється в джоулях). З молекулярної точки зору теплоту можна охарактеризувати, як міру енергії руху молекул усередині фізичного тіла. Якщо ця енергія не буде залишати межі тіла, то воно не буде втрачати температуру. […]...
- Зв’язок температури і тиску Як вже можна було переконатися, все макропараметри пов’язані між собою якоїсь залежністю. Те ж саме можна сказати і про зв’язок температури і тиску. Давайте уявимо ситуацію – у нас є деякий постійний обсяг газу. Якщо ми почнемо нагрівати дана речовина, то його молекули стануть рухатися ще швидше, що призведе до частих ударів об стінку судин. […]...
- Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
- Межі застосування фізичних законів Теорія, перевірена і підтверджена численними експериментами, може розглядатися як фізичний закон. Однак у кожного закону є межі застосовності. Ці кордони передусім визначаються тією теоретичною моделлю, в рамках якої ми розглядаємо цей закон. Всі закони, яким підкоряється реальний газ, виведені на основі моделі ідеального газу, справедливі тільки для тих умов, при яких властивості реального газу наближені […]...
- Внутрішня енергія – коротко Теплові явища можна описувати за допомогою величин (макроскопічних параметрів), вимірюваних такими приладами, як манометр і термометр. Ці прилади не реагують на вплив окремих молекул. Теорія теплових процесів, в якій не враховується молекулярну будову тіл, називається термодинамікою. У термодинаміки розглядаються процеси з погляду перетворення теплоти в інші види енергії. Пригадайте з курсу фізики основної школи, що […]...
- Кількість теплоти – формула Всі ми знаємо, що змінити внутрішню енергію можна за допомогою теплообміну (теплопередачі). Даний процес відбувається завдяки передачі енергії від більш нагрітого тіла до менш нагрітого без учинення роботи. У той час, коли в результаті теплообміну, тіло змінило свою енергію, кажуть, що воно отримало деяку кількість теплоти. Якщо тіло отримує тепло, то кількість теплоти і зміна […]...
- Випаровування Перехід речовини з рідкого стану в газоподібний (пар) називають випаровуванням. На молекули рідини діють сили тяжіння, що утримують їх поблизу один одного. Щоб речовина могла перейти з рідкого в газоподібний стан, потрібна енергія так само, як у випадку переходу речовини з твердого в рідкий стан. Але у випадку випаровування молекули віддаляються один від одного на […]...
- Чому вода хороший накопичувач тепла Вода – це одне з найбільш незвичайних речовин на планеті. Людина використовує воду у всіх сферах свого життя. Але вчені до цих пір не вивчили властивості води до кінця. Здатність води переходити в агрегатні стани з різними фізичними характеристиками – це чи не загадка природи? Однією з важливих характеристик води є її теплоємність. Вода може […]...
- Газові закони – фізика За допомогою рівняння стану ідеального газу можна досліджувати процеси, в яких маса газу і один з трьох параметрів – тиск, об’єм або температура – залишаються незмінними. Запам’ятай Кількісні залежності між двома параметрами газу при фіксованому значенні третього називають газовими законами. Процеси, що протікають при незмінному значенні одного з параметрів, називають ізопроцессамі. Слово “ізопроцессамі” – складне […]...
- Молярна маса газу Молярна маса – це маса в кілограмах одного благаючи речовини. Оскільки в одному молі міститься однакова кількість структурних одиниць, формула молярної маси має такий вигляд: M = κ × Mr, Де K – коефіцієнт пропорційності; Mr – атомна маса речовини. Молярна маса газу може бути розрахована за рівнянням Менделєєва-Клапейрона: PV = mRT / M, З […]...
- Тиск газу: формули Тиск газу – важлива величина, що має не тільки теоретичне, а й практичне значення. Розглянемо формулу тиску газу, що використовується в молекулярній фізиці, з поясненнями, необхідними для кращого розуміння. Для складання формули доведеться зробити деякі спрощення. Молекули є складними системами, що мають багатоступінчате будова. Для простоти розглянемо газові частки в певному посудині як пружні однорідні […]...
- Питома теплота плавлення речовини Отже, для перетворення твердого тіла в рідину мало довести його до температури плавлення. Необхідно додатково (вже при температурі плавлення) повідомити тілу деяку кількість теплоти ^ пл для повного руйнування кристалічної решітки (т. Е. Для проходження ділянки BC). Ця кількість теплоти йде збільшення потенційної енергії взаємодії частинок. Отже, внутрішня енергія розплаву в точці C більше внутрішньої […]...