25 Теплоємність
Термодинамічну систему з точки зору її здатності приймати (або віддавати) енергію в формі теплоти прийнято характеризувати теплоємністю.
Теплоємністю тіла (системи) називається фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, яке потрібно повідомити тілу (системі), щоб змінити його температуру на один Кельвін.
Якщо тілу повідомлено нескінченно малу кількість теплоти Q. що викликало нескінченно мале підвищення температури dТ, то його теплоємність С за визначенням дорівнює
Одиниця теплоємності в СІ - джоуль, поділений на кельвін (Дж / К).
Експерименти і теоретичні розрахунки показують, що теплоємність тіла залежить від його хімічного складу, маси і термодинамічної стану (наприклад, від температури), а також від виду процесу зміни стану тіла при повідомленні йому теплоти.
Питомою теплоємністю називається теплоємність одиниці маси речовини, тобто для однорідного речовини
де с - питома теплоємність, М - маса речовини.
Одиниця питомої теплоємності в СІ - джоуль, поділений на кельвін-кілограм [(Дж /(К.кг)].
Молярної теплоємністю називається теплоємність одного моля речовини, тобто
де С - молярна теплоємність; - молярна маса речовини.
Одиниця молярної теплоємності в СІ - джоуль, поділений на кельвін-моль [Дж /(К.моль)].
Елементарне кількість теплоти Q, необхідне для зміни температури тіла на dТ. визначається як
а для однорідного тіла
де М / - кількість речовини (число молей).
§26. Перший закон термодинаміки
Перший закон (перший початок) термодинаміки є математичним виразом закону збереження і перетворення енергії в застосуванні до термодинамічних систем. Він був встановлений в результаті експериментальних і теоретичних досліджень в області фізики і хімії, завершальним етапом яких стало відкриття еквівалентності теплоти і роботи, тобто виявлення того, що перетворення теплоти в роботу і роботи в теплоту здійснюється завжди в одному і тому ж строго постійному кількісному співвідношенні .
У §24 було відзначено, що внутрішня енергія системи може бути змінена двома шляхами: вчиненням роботи та теплопередачей. Отже, можна записати:
де U12- зміна внутрішньої енергії системи при її переході зі стану 1 в стан 2 в результаті вчинення над нею роботи
Врахуємо, що робота
тому вираз (26.1) можна переписати у вигляді
Це рівняння є математичною запис першого закону термодинаміки: кількість теплоти, повідомлене системі, витрачається на зміну її внутрішньої енергії і на здійснення системою роботи над зовнішніми тілами.
При нескінченно малій зміні стану системи рівняння (26.3) набирає вигляду
де
