Відомо, що підведення теплоти до робочого тіла або відведення теплоти від нього в будь-якому процесі призводить до зміни його температури. Відношення кількості тепло-ти, підведеної (або відведеної) в даному процесі, до зміни температури називається теплоємністю тіла (системи тіл):
.
де - елементарна кількість теплоти; - елементарне зміна температури.
Теплоємність чисельно дорівнює кількості теплоти, яку необхідно підвести до системи, щоб при заданих умовах підвищити її температуру на 1 градус. Так як одиницею кількості теплоти в СІ є джоуль, а температури - градус К, то одиницею теплоємності буде Дж / К.
Залежно від кількісної одиниці тіла, до якого підводиться теплота в термодинаміки, розрізняють масову, об'ємну і мольну теплоємності.
Масова теплоємність - це теплоємність, віднесена до одиниці маси робочого тіла,
.
Одиницею виміру масової теплоємності є Дж / (кг • К). Масову теплоємність називають також питомою теплоємністю.
Об'ємна теплоємність - теплоємність, віднесена до одиниці об'єму робочого тіла,
.
де і - обсяг і щільність тіла при нормальних фізичних умовах.
Об'ємна теплоємність вимірюється в Дж / (м3 • К).
Мольная теплоємність - теплоємність, віднесена до кількості робочого тіла (газу) в молях,
.
де - кількість газу в молях.
Мольную теплоємність вимірюють у Дж / (моль • К).
Масова і мольна теплоємності пов'язані наступним співвідношенням:
де м3 / моль - молярний об'єм газу при нормальних умовах.
З огляду на, що теплоємність непостійна, а залежить від температури та інших термічних параметрів, розрізняють справжню і середню теплоємності. Зазвичай під істинної теплоємністю розуміють відношення елементарного кількості теплоти, яке повідомляється термодинамічної системи в будь-якому процесі до нескінченно малому приросту температури цієї системи, викликаного повідомленої теплотою. Будемо вважати істинної теплоємністю термодинамічної системи при температурі системи рівною. а - істинної питомою теплоємністю робочого тіла при його температурі рівній. Тоді середню питому теплоємність робочого тіла при зміні його температури від до можна визначити як
Визначення внутрішньої енергії тіла.
Внутрішня енергія тіла (позначається як E або U) - це сума енергій молекулярних взаємодій і теплових рухів молекули. Зокрема, внутрішня енергія ідеального газу дорівнює сумі кінетичних енергій всіх частинок газу, що знаходяться в безперервному і безладному тепловому русі. Звідси випливає закон Джоуля, який підтверджується численними експериментами.
Внутрішня енергія ідеального газу залежить тільки від його температури і не залежить від обсягу
Молекулярно-кінетична теорія приводить до наступного виразу для внутрішньої енергії одного моля ідеального одноатомного газу (гелій, неон та ін.), Молекули якого здійснюють тільки поступальний рух:
Оскільки потенційна енергія взаємодії молекул залежить від відстані між ними, в загальному випадку внутрішня енергія U тіла залежить поряд з температурою T також і від обсягу V:
Таким чином, внутрішня енергія U тіла однозначно визначається макроскопічними параметрами, котрі характеризують стан тіла. Вона не залежить від того, яким шляхом було реалізовано дане стан. Прийнято говорити, що внутрішня енергія є функцією стану.
У ТД використовується зміна внутрішньої енергії, а не її абсолютна величина.
Що таке робота розширення. Перший закон ТД.
Робота розширення - механічна робота, що здійснюються МС проти сил зовнішнього тиску в процесі її розширення. При зміна обсягу газ здійснює роботу, знак зміни V збігається зі знаком роботи
Перший закон ТД: теплота, що повідомляється системі, йде на перетворення внутрішньої енергії і здійснення роботи.