§ 7. Теплоемкость газов *

Для измерения количества теплоты, подводимой к газу (или от­водимой от него), надо знать его удельную теплоемкость. Удельной теплоемкостью или просто теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества (или отвести от него), чтобы повысить (или понизить) его темпера­туру на один градус.

Теплоемкость обозначают буквой с. В зависимости от выбран­ной единицы количества вещества различают:

удельную теплоемкость, отнесенную к 1 кг массы, единицы — 1 Дж/(кг-К); объемную теплоемкость, отнесенную к 1 м³ газа, еди­ницы— 1 Дж/(м³-К); молярную теплоемкость, отнесенную к 1 мо­лю газа, единицы — 1 Дж (моль• К).

Теплоемкость газа не является постоянной величиной. Опытами установлено, что теплоемкость зависит от физических свойств газа, его состояния (температуры, давления и объема), а также от харак­тера процесса изменения состояния.

В настоящее время наиболее точные значения теплоемкости по­лучены на основе квантовой теории теплоемкости с использованием данных спектроскопического анализа. Эти значения обычно приво­дят в специальных руководствах в виде подробных таблиц.

Однако для учебных целей используют приближенные значения теплоемкостей газов, полученных на основе молекулярно-кинетиче-ской теории.

Различают теплоемкости газа в процессах при постоянном дав­лении с_р и в процессах при постоянном объеме c_v.

Одно из основных — соотношение c_p/c_v=R, где R — молярная газовая постоянная.

Эта зависимость называется уравнением Майера.

В термодинамике часто используют соотношение c_p/c_v = K. Со­гласно молекулярно-кинетической теории для идеальных газов, зна­чение К зависит только от атомности газа и равно: для одноатом­ных газов—1,67, двухатомных—1,4, трех- и многоатомных— 1,29.

Для реальных газов значение К зависит не только от атомности, но также от давления и температуры газа.

Если известна теплоемкость с, масса m газа, то количество под­веденной теплоты вычисляют по формуле Q = mc(T₂—Т\).