Теплоемкость

Теплоемкость – физическая величина, которая определяется количеством теплоты, которую необходимо придать телу для повышения его температуры на один градус.
Сказывается основном большой латинской буквой C. Удельная теплоемкость – теплоемкость единичной массы тела, сказывается малой латинской буквой c. Для газов обычно определяется также молярная теплоемкость – теплоемкость одного моля газа.
Изменение количества теплоты ? Q в термодинамике определяется величиной

? Q = T d S,

где T – температура, S – энтропия.
Однако, количество теплоты, которое получает тело при том или ином процессе зависит от условий, при которых проходит процесс. При постоянном объеме работа по роширенням тела при нагревании не выполняется, поэтому для нагрева на один градус при таких условиях нужно меньше тепла, чем при постоянном давлении, когда тело может расширяться. Поэтому различают два значения теплоемкости:














Справедливо соотношение C P> C V.
Теплоемкость можно выразить в виде производных от термодинамических потенциалов. При постоянном объеме используется внутренняя энергия E:



При постоянном давлении – энтальпия W

.

Связь между теплоемкостью при постоянном объеме и постоянном давлении можно определить также формулами



Поскольку производная всегда отрицательная – давление всегда уменьшается при изотермическом расширении, то C P> C V.
Согласно третьему закону термодинамики при абсолютном нуле температуры теплоемкость становится нулевой. При малых температурах она возрастает пропорционально кубу от температуры (закон Дебая). При температурах, превышающих температуру Дебая, теплоемкость становится независимой от температуры (закон Дюлонга-Пти).
Зависимость теплоемкости от температуры имеет особенности в области фазовых переходов.
Для одноатомного идеального газа

,

где k B – постоянная Больцмана.