Теплоемкость газов

Под теплоемкостью газа (удельной теплоемкостью) понимают количество тепла, необходимое для нагревания количественной единицы газа (1 кг, 1м3, 1 киломоль) на 10С (или 1 К). В соответствии с этим различают теплоемкость массовую, объемную и мольную.
, (1.35)
где удельная массовая теплоемкость (Дж/кг.К, кДж/кг.К),
удельная объемная теплоемкость (Дж/м3.К, кДж/м3.К),
мольная теплоемкость (Дж/кмоль.К, кДж/кмоль.К).
При этом имеют место соотношения:
. (1.36)
Величина теплоемкости зависит от рода газа, его температуры, давления и условий нагрева газа.
Теплоемкость газовой смеси определяется через теплоемкости компонентов:
(1.37)
Теплоемкость, как и теплота процесса, зависит от характера процесса, что обозначается индексом процесса например:
Чаще всего используется теплоемкость при постоянном объеме - и теплоемкость при постоянном давлении -.
(1.38)
Из (1.26) при получаем а из (1.29) при получаем . Отсюда:
. (1.39)
. (1.40)
Для идеального газа изобарная и изохорная теплоемкости связаны между собой уравнением Майера:
. (1.41)
Отношение изобарной теплоемкости и изохорной:
. (1.42)
В классической теории теплоемкости теплоемкость идеальных газов не зависит от температуры и определяется числом степеней свободы поступа-тельного и вращательного движения молекул газа -.
, , (1.43)
Для одноатомных газов для двухатомных , для трехатомных
Однако теплоемкость реальных газов зависит от температуры, что объясняет квантовая теория теплоемкости, учитывающая колебательные степени свободы. Поэтому наряду с истинной теплоемкостью, определяемой по (1.35), вводится средняя теплоемкость в интервале температур отдо :
. (1.44)
Значения истинной теплоемкости при заданной температуре (оС) и средней теплоемкости в интервале температур от 0(оС) до (оС) приводятся для различных газов в справочных таблицах.
Количество теплоты, необходимой для нагревания газа от температуры до температуры , определяется по формуле:
(1.45)