2015-04-01
419
Для характеристики тепловых свойств тел в термодинамике используется понятие теплоемкости.
Теплоемкостью С тела называется физическая величина, численно равная отношению количества теплоты D Q, сообщаемого телу, к изменению D Т температуры тела в рассматриваемом термодинамическом процессе:
С = D Q / D Т (Дж/К)
Значение теплоемкости С зависит от массы тела, его химического состава, термодинамического состояния и процесса, в ходе которого сообщается теплота D Q, а также от интервала температуры.
Удельной теплоемкостью называется теплоемкость единицы массы вещества:
, Дж/(кг×К).
Удельная теплоемкость не зависит от массы вещества.
Молярной теплоемкостью Cm называется теплоемкость одного моль вещества:
В основе классической теории теплоемкости лежит закон равномерного распределения энергии по степеням свободы: на каждую степень свободы молекулы в среднем приходится одинаковая кинетическая энергия, равная 
, где k = 1,38×10-23 Дж/К – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура.
|
|
|
Простейшей моделью однородного кристалла является пространственная кристаллическая решетка, в узлах которой помещаются ионы, принимаемые за материальные точки. Ионы совершают колебания около положения равновесия. Если колебания малы, то они могут считаться гармоническими и независимыми друг от друга. Энергия каждого атома слагается из кинетической и потенциальной. Таким образом, среднее значение полной энергии, приходящейся на одну колебательную степень свободы,
.
Каждый атом обладает тремя колебательными степенями свободы, поэтому на него приходится средняя энергия 3 kT. Умножив эту величину на число Авогадро NA = 6,02×1023 моль–1, найдем внутреннюю энергию 1 моль твердого тела:
Um = NA ×3 kT = 3 RT,
где R = 8,31 Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная.
Отсюда для молярной теплоемкости твердого тела получим 
Дж/(моль×К). Это закон Дюлонга и Пти. Таким образом, согласно классической теории, молярная теплоемкость кристаллических твердых тел не зависит от температуры.
