Základní definitionEdit

tepelná kapacita objektu, označený C {\displaystyle C}

, je limit C = lim Δ T → 0 Δ Q-Δ T , {\displaystyle C=\lim _{\Delta T\to 0}{\frac {\Delta, Q}{\Delta T}},}

, kde Δ Q {\displaystyle \Delta, Q}

je množství tepla, které musí být přidány k objektu (o hmotnosti M) za účelem zvýšení jeho teploty o Δ T {\displaystyle \ Delta T}

.

Je hodnota tohoto parametru se obvykle značně liší v závislosti na výchozí teplotě T {\displaystyle T}

objektu a tlaku P {\displaystyle P}

aplikován na to. Zejména se obvykle dramaticky mění s fázovými přechody, jako je tavení nebo odpařování (viz entalpie fúze a entalpie odpařování). Proto, to by měla být považována za funkci C ( P , T ) {\displaystyle C(P,T)}

těchto dvou proměnných.

variace s temperatureEdit

změna může být ignorována v kontextech při práci s objekty v úzkých rozsazích teploty a tlaku. Například tepelná kapacita bloku železa o hmotnosti jedné libry je asi 204 J / K, když se měří od počáteční teploty T=25 °C A P=1 atm tlaku. Že přibližná hodnota je zcela adekvátní pro všechny teploty mezi 15 °C a 35 °C a okolní tlaky od 0 do 10 atmosfér, protože přesné hodnoty se liší velmi málo, v těchto rozsazích. Lze věřit, že stejný tepelný příkon 204 J zvýší teplotu bloku z 15 °C na 16 °C, nebo z 34 °C na 35 °C, se zanedbatelnou chybou.

Tepelné kapacity pro homogenní systém prochází různé termodynamické processesEdit

Při konstantním tlaku, dQ = dU + PdV (izobarický proces)Upravit

Na konstantní tlak, teplo dodávané do systému bude přispívat jak na práci a změnu vnitřní energie, podle prvního zákona termodynamiky. Tepelná kapacita by se nazývala C p. {\displaystyle C_{P}.}

Při konstantním objemu, dV = 0, dQ = dU (isochoric proces)Upravit

systém prochází procesem za konstantního objemu by znamenalo, že žádná práce by mělo být provedeno, takže teplo dodávané přispěje pouze na změnu ve vnitřní energii. Takto získaná tepelná kapacita je označena C v. {\displaystyle C_{V}.}

hodnota C V {\displaystyle C_{V}}

je vždy menší než hodnota C P . {\displaystyle C_{P}.}

Calculating C P {\displaystyle C_{P}}

and C V {\displaystyle C_{V}}

for an ideal gasEdit

Mayer’s relation:

C P − C V = n R . {\displaystyle C_{P}-C_{V}=nR.}

C P / C V = γ , {\displaystyle C_{P}/C_{V}=\gamma}

, kde

n {\displaystyle n}

je počet molů plynu, R {\displaystyle R}

je univerzální plynová konstanta, γ {\displaystyle \gamma }

je tepelná kapacita poměru (lze vypočítat pomocí znalosti počtu stupňů volnosti molekuly plynu).

s Pomocí výše uvedených dvou vztahů, konkrétní ohřívá lze odvodit takto:

C V = n R γ − 1 , {\displaystyle C_{V}={\frac {nR}{\gamma -1}},}

C P = γ n R γ − 1 . {\displaystyle C_{P}= \ gamma {\frac {nR} {\gamma -1}}.}

Při konstantní teplotě (Izotermický proces)Upravit

Žádnou změnu ve vnitřní energii (jako teplota systému je konstantní v průběhu celého procesu) vede pouze práce z celkového dodaného tepla, a tedy nekonečné množství tepla, které je potřebné ke zvýšení teploty systému o jednotku teploty, což vede k nekonečné nebo nedefinované tepelná kapacita systému.

V době, kdy se mění fáze (Fázový přechod)Upravit

Tepelná kapacita systému prodělává fázový přechod je nekonečný, protože teplo je využívána při změně stavu materiálu, spíše než zvýšení celkové teploty.

Heterogenní objectsEdit

tepelná kapacita může být definován i pro heterogenní objekty, s oddělenou částí vyrobených z různých materiálů, jako je elektrický motor, kelímek s nějakým kovem, nebo celou budovu. V mnoha případech lze (izobarickou) tepelnou kapacitu takových objektů vypočítat jednoduchým sčítáním (izobarické) tepelné kapacity jednotlivých částí.

tento výpočet je však platný pouze všechny části objektu jsou před a po měření na stejném vnějším tlaku. To nemusí být v některých případech možné. Například při zahřívání množství plynu v elastické nádobě se zvýší jeho objem i tlak, i když je atmosférický tlak mimo nádobu udržován konstantní. Proto, efektivní tepelné kapacity plynu, v této situaci, bude mít hodnotu meziproduktů mezi jeho izobarický a isochoric kapacity C P {\displaystyle C_{\mathrm {P} }}

a C V {\displaystyle C_{\mathrm {V} }}

.

Pro komplexní termodynamické systémy s několika navzájem propojených částí a stav proměnné, nebo pro měření podmínek, které nejsou ani konstantní tlak, ani stálý objem, nebo pro situace, kde je teplota výrazně non-jednotné, jednoduché definice tepelné kapacity výše nejsou užitečné, nebo dokonce smysluplné. Tepelné energie, která je dodávána může skončit jako kinetická energie (energie pohybu) a potenciální energie (energie uložené v platnosti polí), a to jak na makroskopické a atomové váhy. Pak změna teploty bude závislá na konkrétní cestu, aby systém sledoval přes jeho fázový prostor mezi počátečním a konečným státy. Konkrétně je třeba nějak specifikovat, jak jsou pozice, rychlosti, tlaky, objemy atd. mezi počátečním a konečným stavem; a pomocí obecných nástrojů termodynamiky předpovídat reakci systému na malý energetický vstup. Režimy vytápění „konstantní objem“ a „konstantní tlak“ jsou jen dva z nekonečně mnoha cest, které může sledovat jednoduchý homogenní systém.