Теоретическая часть. Определение теплоёмкости образцов металлов калориметрическим методом с использованием электрического нагрева.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 125

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЁМКОСТИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Цель работы

Определение теплоёмкости образцов металлов калориметрическим методом с использованием электрического нагрева.

Теоретическая часть

2.1. Теплоёмкость

Теплоемкостью тела называется количество теплоты, поглощённой телом при нагревании его на 1° К, или точнее отношение бесконечно малого количества теплоты δ Q, полученного телом, к соответствующему приращению dT его температуры:

. (2.1)

Теплоёмкость, отнесённая к единице массы вещества, называется удельной теплоёмкостью:

. (2.2)

Теплоёмкость, отнесённая к одному молю вещества, называется молярной теплоёмкостью:

, (2.3)

где m и ν – масса и число молей вещества. Удельная и молярная теплоёмкости характеризуют уже не данное тело, а вещество, из которого тело состоит. Между вышеуказанными теплоёмкостями существуют очевидные соотношения:

, , , (2.4)

где μ – молярная масса вещества (численно равная массе моля).

Если нагревание происходит в условиях, когда объём остается постоянным (V =const), то соответствующая молярная теплоёмкость называется теплоёмкостью при постоянном объёме, или изохорической теплоёмкостью, и обозначается :

. (2.5)

Так как теплота при этом тратится только на изменение внутренней энергии dU, то δ Q = dU и

. (2.6)

Отсюда dU = C_V dT и первое начало термодинамики можно записать как:

. (2.7)

Следовательно, подводимое к телу тепло расходуется на изменение температуры dT (изменение внутренней энергии) и изменение объёма dV (с этим связана внешняя механическая работа).

Если при нагревании постоянным остаётся давление, то теплоёмкость называется теплоёмкостью при постоянном давлении С_P, или изобарической теплоёмкостью:

(2.8)

. (2.9)

2.2. Теплоёмкость твердых тел

В твердых телах частицы вещества «закреплены» в определённых положениях равновесия, отвечающих минимуму энергии взаимодействия их друг с другом. Основной формой движения, доступной таким частицам, являются колебания около положений равновесия, называемых узлами кристаллической решётки. Амплитуда этих колебаний составляет незначительную долю расстояния между атомами (≈0,05 r ₀). Рассмотрим основные теории теплоёмкости твёрдых тел.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: