導入
物体の熱容量(または熱容量) は、温度が変化する変態中に物体が熱交換によってエネルギーを吸収または放出する可能性を定量化できる量です。熱容量は、物体の温度を 1ケルビン上昇させるために供給する必要があるエネルギーです。ジュール/ケルビンで表されます。それは膨大な量であり、材料の量が多ければ多いほど、熱容量も大きくなります。すべての条件が等しい場合、物体の熱容量が大きいほど、この物体の温度変化を伴う変形中に交換されるエネルギー量も大きくなります。
歴史
現代の熱力学が発展する前は、熱は流体(いわゆる実体主義的見解)、つまり熱流体であると考えられていました。したがって、物体には一定量のこの流体が含まれている可能性があり、そのため熱容量という名前が付けられました。歴史的な理由から、カロリーは 1グラムの水の温度を15 °Cから16 °Cに上昇させるのに必要な「熱」として定義され、そのため熱容量と呼ばれています。
今日、私たちはシステムの内部エネルギーが微視的な運動エネルギーと位置エネルギーで構成されていると考えています。熱はもはや流体ではなく、顕微鏡スケールでの不規則なエネルギーの伝達です。熱容量は、現在では熱容量と呼ばれています。
一定体積におけるモル熱容量
一定体積におけるモル熱容量といいます。
$$ {C_{Vm} (V,T) \,} $$
、熱によって伝達されるエネルギー量の比率$$ {Q_V \,} $$
純粋な物質のモルの温度を少量上昇させるのに必要$$ {(T’-T)\,} $$
この少量で$$ { (T’-T) \,} $$
どちらか ： - $$ { C_{Vm} = \frac{\delta Q }{dT} \,} $$J/K/mol
状態がわずかに変化する間は、次のことに常に注意する必要があります。
$$ {A (V,T) \,} $$
他の隣国へ$$ { A’ (V +dV, T+dT) \,} $$
、膨張潜熱の熱係数と呼ばれる別の非常に重要な係数があります。 - $$ {l = T.\left(\frac{\partial p}{\partial T}\right)_V\,} $$, パスカル単位 (価値$$ {p.T\beta \,} $$クラペイロンの式):
したがって、変換中に交換される熱エネルギーは次のようになります。
- $$ { \delta Q = C_V .dT + l . dV \,} $$
または
$$ { \delta Q \,} $$
は微分形式にすぎず、状態関数の微分ではありません。熱力学の第一法則によれば、 δ Q = d U − δ Wです。ここで、 δ Wは変換に含まれる仕事、U は内部エネルギー関数です。したがって、私たちは、通常の言語が伝えることができるすべてにもかかわらず、熱いコーヒーカップには「熱」が存在しないという事実を数学的な形で発見します。ただし、圧力のみが作用できる場合は、 δ W = − p eとなります。 d V 、そして定体積変換δ W = 0の場合に得られるため、単相純粋体の等容熱容量のより正確な定義は次のとおりです。 - $$ {m .c_V = n .C_{Vm} = \left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V\,} $$
集中的な能力
質量mの物体の熱容量と物質量nから、2 つの強力な関連量を推定できます。
- 比熱容量$$ { c = \frac{C}{m}} $$: 考慮した身体 1 キログラムと比較すると、
- モル熱容量$$ { C_m = \frac{C}{n} } $$: 身体の 1 つのモルに関連すると考えられます。
メイヤー関係
$$ {C_P \,} $$
そして$$ {C_V \,} $$
は相互にリンクされ、Mayer 関係によって熱弾性係数にもリンクされます。
定圧でのモル熱容量
同じ理屈ですが、今回はプレッシャーを掛け続けます
$$ { p \,} $$
絶え間ない。実際には、測定も容易になります。次に、圧縮潜熱係数を導入します。
$$ { h \,} $$
: - $$ { \delta Q = C_{Pm}.dT + h . dp \,} $$、 と$$ { h = – V.T. \alpha \,} $$、クラペイロン公式
より正確には、単相純粋体の等圧熱容量は、そのエンタルピーH = U + pから定義されます。 V ：
- $$ {m .c_P = n .C_{Pm} = \left(\frac{\partial H}{\partial T}\right)_p\,} $$