Внутренняя энергия и количество теплоты. Теплоемкость

Внутренняя энергия термодинамической системы - энергия движения и энергия взаимодействия микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т.д.).

Т.к. потенциальная энергия молекул идеального газа равна нулю, внутренняя энергия идеального газа равна суммарной кинетической энергии всех его молекул:

Изменение внутренней энергии:

Внутреннюю энергию можно изменить 2-мя способами:

1) совершив работу;

2) при теплопередаче.

Теплопередачей называют совокупность процессов между молекулами вещества, приводящих к передаче энергии.

Изменение внутренней энергии системы при теплопередаче характеризуется количеством теплоты. Количество теплоты - мера изменения внутренней энергии при теплопередаче.

[Q]=Дж.

Первые экспериментальные измерения теплоты были выполнены в 1750 - 1751 г. в Петербурге Г.В. Рихманом. Им было установлено, что количество теплоты Q, переданное телу или отнятое у него, прямо пропорционально его массе и изменению температуры:

.

Коэффициент пропорциональности получил название удельной теплоёмкости.

.

Удельной теплоемкостью вещества называется физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания единицы массы вещества на один градус.

Молярной теплоёмкостью вещества называется величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 градус.

, C=

Поскольку

или

, .

Величина теплоёмкости зависит от условий нагревания.

Различают теплоёмкости при постоянном объёме и при постоянном давлении:

и при V=const,

и при p=const.

Можно доказать, что ,

- уравнение Майера.

Величина

представляет собой характерную для каждого газа величину, которая зависит от числа атомов в молекуле газа; она называется коэффициентом Пуассона.

Для одноатомного газа i = 3, ,

для двухатомного i = 5, ,

для многоатомного i = 6, .