Опыт показывает, что во всех случаях превращение механической энергии в тепловую совершается всегда в строго эквивалентных количествах

Следовательно, теплота, так же как и работа, является формой передачи энергии. Работа и теплота обладают тем общим свойством, что они существуют лишь в процессе передачи энергии, а их численные значения существенным образом зависят от вида этого процесса. Однако между ними существует глубокое качественное различие. Работа представляет собой передачу энергии упорядоченного движения. Сообщение телу теплоты приводит к увеличению энергии хаотического движения частиц, т.е. к увеличению внутренней энергии тела.

Таким образом, работа, совершаемая газом при изменении его состояния, зависит не только от его начального и конечного состояний, но и от пути перехода из одного состояния в другое.

Существует и вторая форма передачи энергии, которая осуществляется при непосредственном обмене энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел. Когда топочные газы обогревают паровой котел, они охлаждаются. При этом уменьшается интенсивность теплового движения молекул этих газов и тем самым их внутренняя энергия. В свою очередь, вода в котле нагревается – возрастает энергия теплового движения молекул воды. Оба тела (газ и вода) обмениваются энергией своих внутренних тепловых движений. Величину переданной энергии теплового движения молекул измеряют количеством теплоты.

Для расчета теплоты введем понятие теплоемкости. Средняя теплоемкость тела характеризует количество тепла, необходимого для нагрева его на один градус - . Если , то получим истинную теплоемкость - . Когда количество газа задано через массу, то используется удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы на один градус:

(5.2)

Кроме того, для газов часто пользуются молярной теплоемкостью, которая в отличие от удельной теплоемкости отнесена к одному молю:

. (5.3)

Удельная и молярная теплоемкости связаны между собой, так как , то получаем:

(5.4)

Используя уравнения (5.3) или (5.4), получаем уравнение для расчета количества теплоты:

или окончательно (5.5)

Дата добавления: 2014-01-07