57. Что такое теплоемкость? Написать формулу Майера, и указать – для каких веществ она справедлива.

Теплоёмкость тела (обозначается C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты ΔQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры ΔT:

единица измерения теплоёмкости в системе СИ — Дж/К.

Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо для нагревания единичного количества вещества. Количество вещества может быть измерено в килограммах, кубических метрах и молях. В зависимости от того, к какой количественной единице относится теплоемкость, различают массовую, объемную и мольную теплоемкость.

Массовая теплоемкость (С) – это количество теплоты, которую необходимо подвести к единице массы тела (обычно 1 кг), чтобы нагреть его на 1 С, измеряется в джоулях на килограмм на кельвин (Дж/кг К).

Объемная теплоемкость (С′) – это количество теплоты, которую необходимо подвести к 1 м3 вещества, чтобы нагреть его на 1 С, измеряется в джоулях на кубический метр на кельвин (Дж/м3·К).

Мольная теплоемкость (Сμ) – это количество теплоты, которую необходимо подвести к 1 молю вещества, чтобы нагреть его на 1 С, измеряется в джоулях на моль на кельвин (Дж/моль·К).

Если же говорить про теплоёмкость произвольной системы, то ее уместно формулировать в терминах термодинамических потенциалов — теплоёмкость есть отношение малого приращения количества теплоты Q к малому изменению температуры T:

Понятие теплоёмкости определено как для веществ в различных агрегатных состояниях (твёрдых тел, жидкостей, газов), так и для ансамблей частиц и квазичастиц (в физике металлов, например, говорят о теплоёмкости электронного газа). Если речь идёт не о каком-либо теле, а о некотором веществе как таковом, то различают удельную теплоёмкость — теплоёмкость единицы массы этого вещества и молярную — теплоёмкость одного моля его.

Для примера, в молекулярно-кинетической теории газов показывается, что молярная теплоёмкость идеального газа с i степенями свободы при постоянном объеме равна:

А при постоянном давлении

Удельные теплоёмкости многих веществ приведены в справочниках обычно для процесса при постоянном давлении. К примеру, удельная теплоемкость жидкой воды при нормальных условиях — 4200 Дж/(кг К). Льда — 2100 Дж/(кг К)

Для любого идеального газа справедливо соотношение Майера:

Уравнение Майера вытекает из первого начала термодинамики, примененного к изобарическому процессу в идеальном газе:

в рассматриваемом случае:

Очевидно, уравнение Майера показывает, что различие теплоемкостей газа равно работе, совершаемой одним молем идеального газа при изменении его температуры на 1 K, и разъясняет смысл универсальной газовой постоянной R — механический эквивалент теплоты.

54. Объяснить, чем отличаются процессы теплоотдачи от процессов теплопередачи.

Теплоотдача — это теплообмен между теплоносителем и твёрдым телом.Теплопередача — это теплообмен между двумя теплоносителями, разделённых твердым телом. Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала

12. Закон Нью́тона — Ри́хмана — эмпирическая закономерность, выражающая тепловой поток между разными телами через температурный напор.

Закон утверждает, что Тепловой поток (выражается в Вт/м²) на границе тел пропорционален их разности температур (так называемый температурный напор): q = αΔT.

α — коэффициент теплоотдачи; - темпер-ы соответственно теплоносителя и поверхности стенки; - площадь поверхности.

14. Теплопрово́дность (не путать с термическим сопротивлением и температуропроводностью) — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры

-коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), T — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье. - вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси