ГЛАВА 20. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ГАЗА. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССАХ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Поскольку внутренняя энергия идеального газа простым образом связана с температурой, то теплоемкость идеального газа в том или ином процессе можно вычислить. Для этого нужно мысленно: (1) сообщить газу некоторое количество теплоты Q (причем это количество - вспомогательная величина, теплоемкость от нее не зависит), (2) вычислить работу A, совершенную газом в рассматриваемом процессе, (3) а затем с помощью первого закона термодинамики - приращение температуры газа , (4) найти отношение (20.19), в котором вспомогательная величина Q должна сократиться. Полученный результат и даст теплоемкость газа в рассматриваемом процессе.

Теплоемкость твердых тел и жидкостей вычислить невозможно, поскольку невозможно вычислить их внутреннюю энергию. Теплоемкости твердых тел и жидкостей - являются их экспериментально измеряемыми (табличными) характеристиками. Рассмотрим два примера вычисления теплоемкости газа.

Пример 20.4. Какое количество теплоты поглощают m = 200 г водорода, нагреваясь от = 0 до =100 °С при постоянном объеме? Какова теплоемкость газа? То же при постоянном давлении.

Решение. Применяя к изохорическому нагреванию газа первый закон термодинамики и учитывая, что в изохорическом процессе газ не совершает работы, получаем

Поскольку газ двухатомный (молекулярный водород), а процесс происходит при комнатных температурах, используем для изменения внутренней энергии газа соотношение

где =100 моль - количество вещества водорода. Отсюда находим количество теплоты, сообщенное водороду в этом процессе

и теплоемкость