Теплоемкости газов

Понятие теплоемкости рассмотрено в разд. 2.2. Применим это понятие для газов, систематизируя разновидности теплоемкостей.

Удельные теплоемкости

Удельная массовая теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для нагрева 1 кг газа на один градус. Она обозначается буквой с, имеет единицу измерения Дж/(кг×град), определяется как

c = ¶Q/(mdt) = ¶q/dt. (3.17)

Удельная мольная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для нагрева одного моля (киломоля) газа на один градус. Ее обозначение с_m, единица измерения Дж/(кмоль×град), расчетное выражение соответствует произведению молярной массы газа на его удельную массовую теплоемкость, т.к. в одном киломоле содержиться m килограммов газа:

с_m = mс, (3.18)

где m – молекулярная масса газа, кг/кмоль.

Удельная объемная теплоемкость газа – это количество теплоты, необходимое для нагрева одного кубического метра газа на один градус. Ее обозначение с ', единица измерения Дж/(м³×град), расчетное выражение соответствует следующим соотношениям:

c' = ¶Q/(Vdt) = C /V = m¶Q/(mVdt) =

= m/V(¶q/dt) = rc = c/v = c_m/V_m, (3.19)

где r – плотность газа, кг/м³;

v – удельный объем газа, м³/кг;

V_m – объем 1 киломоля газа, м³/кмоль.

Плотность газа и объем одного киломоля газа зависят от температуры и давления, поэтому при различных параметрах объемная теплоемкость одного и того же газа различна даже в случае постоянной ее удельной массовой теплоемкости. Для практического пользования такой теплоемкостью необходимо к каждому ее значению указывать соответствующие ему значения температуры и давления газа, что очень неудобно. В справочной литературе принято давать объемную теплоемкость газа, отнесенную к одному кубическому метру газа, взятому при нормальных физических условиях – 0 ^оС и 760 мм рт.ст. (нм³). При нормальных условиях один киломоль любого идеального газа занимает объем 22,4 м³. При этих условиях удельную объемную теплоемкость идеального газа удобно определять как

с' = с_m/22,4, (3.20)

в единице измерения этой теплоемкости присутствует нормальный кубический метр газа, Дж/(нм³×град).