Первое начало термодинамики

означает частную производную E по T при постоянном V; причем T и V взяты в качестве независимых переменных. Эта производная отличается от частной производной (∂ E/∂ T)P , при взятии которой остается постоянным давление P. (3)

Рассмотрим теперь бесконечно малый процесс, т.е. процесс, при котором независимые переменные изменяются на бесконечно малые величины. Для такого процесса 1-й закон термодинамики можно переписать в виде

δ Q = dE+P dV

(6)

Если в качестве независимых взять переменные T и V, то E = E(T, V) и, следовательно,

dE=\left( \frac{\partial E}{\partial T}\right) _VdT+\left( \frac{\partial E}{\partial V}\right) _T dV .

Соотношение принимает тогда вид:

\delta Q=\left( \frac{\partial E}{\partial T}\right) _VdT+\left[ \left( \frac{\partial E}{\partial V}\right) _T+P\right] dV

(7)

Если считать независимыми переменными T и P, то

dV=\left( \frac{\partial V}{\partial T}\right) _PdT+\left( \frac{\partial V}{\partial P}\right) _TdP

и принимает вид

\delta Q=\left[ \left( \frac{\partial E}{\partial T}\right) _P+P\left( \frac{\partial V}{\partial T}\right) _P\right] dT+\left[ \left( \frac{\partial E}{\partial P}\right) _T+P\left( \frac{\partial V}{\partial P}\right) _T\right] dP .

(8)

Теплоемкость тела определяется как отношение бесконечно малого количества поглощенной теплоты к бесконечно малому изменению температуры, вызванному этой теплотой.

Очевидно, что величина теплоемкости зависит от того, нагревается ли тело при постоянном объеме или при постоянном давлении. Обозначим символами cV и cP теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении соответственно. Поскольку при V = const, dV = 0, то

c_V=\frac{\left( \delta Q\right) _V}{dT}=\left( \frac{\partial E}{\partial T}\right) _V

(9)

Подобным же образом из (8) получается выражение для cP:

c_P=\frac{\left( \delta Q\right) _P}{dT}=\left( \frac{\partial E}{\partial T}\right) _P+P\left( \frac{\partial V}{\partial T}\right) _P

(10)

Второй член в формуле для cP связан со слагаемым PdV, т.е. описывает эффеккт, оказываемый на теплоемкость работой, которую система совершает во время расширения. В (9) подобного члена нет, поскольку объем остается постоянным и работа не совершается. (1)

Перейти на страницу: 1 2 3 4

О проекте

Мы создали этот проект для людей, которых интересует наука физика. Материалы на сайте представлены интересно и понятно.

Новые статьи

Солнечная энергия
Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце.
Энергия ветра
По оценке Всемирной метеорологической организации запасы энергии ветра в мире составляют 170 трлн кВт·ч в год.