Теплоемкость твердых тел


 

Еще в 19 веке было установлено эмпирическое правило (закон Дюлонга и Пти), согласно которому:

«Молярная изобарная теплоемкость Ср при комнатных и более высоких температурах для различных простых веществ в кристаллическом состоянии одинакова и равна приблизительно 26 .»

Многие элементы действительно имеют теплоемкость, равную 25…28 , однако известно немало отступлений: так Ср(В) = 11,1 ; Ср(Si) = 20,1 ; Ср(алмаз) = 6,11 .

 

Для расчета молярной теплоемкости сложных кристаллических веществ Нейманном и Коппом предложено правило аддитивности,согласно которому:

«Молярная теплоемкость химических соединений равна сумме молярных теплоемкостей элементов, входящих в данное соединение.»

Принимая во внимание правило Дюлонга и Пти, можно написать:

 

, ,

где n – число атомов в молекуле.

 

У ряда неметаллов молярная теплоемкость значительно ниже 26 , что следует учитывать при расчете Ср сложных веществ. Величина вклада в молярную теплоемкость сложных веществ приведена ниже в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – Эмпирические данные для вычисления теплоемкости

элемент С Н В Si O F P S
Cр, 7,6 9,6 11,3 15,9 16,8 21,0 22,6 22,6

 

У твердых веществ также наблюдается зависимость теплоемкости от температуры:

 

Рисунок 1.1 – Зависимость теплоемкости твердых тел от температуры

 

Зависимость теплоемкости твердых органических и неорганических веществ как и газов (формула 1.4) от температуры может быть представлена в виде эмпирических уравнений:

 

или

где а, в, с, сl – константы, применяемые в определенном интервале температур.

 

При очень низких температурах теплоемкость зависит от температуры по уравнению Дебая (закон кубов Дебая):

 

 

Для расчета средней теплоемкости в интервале температур Т1 – Т2 используется уравнение:

 

где СР берется в виде уравнения (1.4).

Для веществ с атомной кристаллической решеткой изобарная и изохорная молярные теплоемкости связаны уравнением:

Но без большой погрешности при расчетах можно принять для твердых веществ.

По свойству аддитивности можно рассчитывать теплоемкость сплавов:

1. для молярной теплоемкости

где - молярная теплоемкость компонентов сплава; Хi – молярная доля компонента в сплаве.

 

2. для удельной теплоемкости

 

где - удельная теплоемкость компонентов сплава; Wi – массовая доля компонента в сплаве.

 



Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 4512;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.