marți, 4 ianuarie 2011

Aplicatii ale Principiului I al Termodinamicii la gazele perfecte

Se numește capacitate termică C a unui sistem într-un anumit proces considerat și la o anumită temperatură căldura necesară pentru a ridica cu un grad temperatura sistemului, fără schimbarea stării de agregare.
Unitatea de măsură a lui C în Sistemul International de unitati este J/K.

Capacitatea termică raportată la unitatea de masă dintr-o substanță omogenă se numește capacitate termică masică, iar cea raportată la unitatea de volum capacitate termică volumică. Vechea denumire de căldură specifică este ambiguă și nerecomandata.

respectiv

Capacitatea termică kilomolară, folosită mai ales la gaze, reprezintă capacitatea termică a unui kilomol de gaz și se măsoară în J/(kmol K).


Deoarece cantitatea de căldură nu este o funcție de stare, valoarea capacității termice va depinde felul transformărilor prin care trece sistemul.



În fizică cele mai folosite sunt căldurile molare la volum constant (Cv) și la presiune constantă (Cp) care se definesc prin cantitatea de căldură necesară încălzirii cu un grad a unui mol de gaz când se menține constant volumul, respectiv presiunea.


Energia internă a unui gaz este, în general, o funcție atât de T cât și de V și prin urmare:

Dacă se consideră o transformare la volum constant ( dV=0) ,L=o rezultă:

Conform definiției, capacitatea termică molară la volum constant va fi:


În mod analog capacitatea termică molară la presiune constantă este dată de relația:

Din relațiile de mai sus rezultă legătura dintre căldurile la volum și respectiv presiune constantă: Pentru un gaz perfect energia internă depinde numai de temperatură U=U(T) aceasta se explică prin aceea că volumul ocupat de moleculele și interacțiunile dintre ele pot fi neglijate. Ca urmare, ținând cont și de ecuația de stare pV = RT (scrisă pentru un mol de gaz) se obține: relație cunoscuta sub denumirea de relația lui R. Mayer.

Daca se ține cont de expresia energiei interne a unui mol de gaz perfect U=(i/2)*RT, unde i este numărul gradelor de libertate, atunci:


Un rol important în descrierea comportării gazelor îl joacă raportul dintre căldura molară la presiune constantă și căldura molară la volum constant:


Acest raport este denumit exponent adiabatic.

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu