معماری

گزارشکار ظرفیت گرمایی ویژه

موضوع آزمایش : تعیین ظرفیت گرمایی ویژه

هدف آزمایش   :بدست آوردن ظرفیت گرمایی ویژه یک نمونه مجهول

مقدمه

ژول” با آزمایش نشان داد که هرگاه مقدار معینی از انرژی مکانیکی به گرما تبدیل شود، مقدار گرمای حاصل همیشه یکسان است. بنابراین هم‌ارزی گرما و کار مکانیکی به‌عنوان دو شکل انرژی ، کاملا محرز است. “هلمهولتز” اولین کسی بود که بوضوح بیان کرد که نه‌تنها گرما و انرژی مکانیکی ، بلکه تمام شکلهای انرژی هم‌ارزند و مقدار معینی از یک شکل انرژی از بین نمی‌رود، مگر آنکه همان مقدار در یکی از شکلهای دیگر انرژی ظاهر شود، بنابراین گرما صورتی از انرژی است.

 

حال اگر چنانچه بخواهیم دمای جسمی را به اندازه واحد افزایش دهیم، در این صورت بسته به نوع جسم ، این مقدار گرما متفاوت خواهد بود. کلمه ظرفیت در ظرفیت گرمایی بویژه گمراه کننده است، چون عبارت مقدار گرمایی را که یک جسم می‌تواند نگه دارد، به یاد می‌آورد که اساسا بی‌معنا است.اصولا می‌توان ظرفیت گرمایی را به‌عنوان یک ثابت تناسب در نظرگرفت، یعنی مقدار گرمای داده شده به یک جسم با تغییر دمای آن جسم متناسب است و با ضرب کردن ظرفیت گرمایی در طرف دوم این رابطه ، رابطه تناسبی به یک تساوی تبدیل می‌شود، یعنی نسبت مقدار انرژی گرمایی که به یک جسم داده می‌شود، بر افزایش دمای متناظر با آن را ظرفیت گرمایی آن جسم می‌گویند به عبارت دیگر نسبت گرمای مبادله شده با سیستم به تغییر دمای ناشی از مبادله گرما را ظرفیت گرمایی می گویند.

 

مفهوم ظرفیت گرمایی فقط درمواردی به کارمی‌رود که مبادله گرما با سیستم تنها باعث تغییر دمای سیستم شود و در مواردی که تغییرفاز ایجادمی‌شود، به کارنمی‌رود.

 

ظرفیت گرمایی واحد جرم یک جسم را ظرفیت گرمایی ویژه آن جسم و ظرفیت گرمایی به ازای یک مول از ماده را ظرفیت گرمایی مولی می گویند.

 

تئوری آزمایش

گرما از طریق آثار آن بر جسمی که از آن عبور می کند بررسی می شود. می توان تصور کرد که هر جسم ظرفیتی برای گرما دارد. هر چه در یک جسم تغییر دما به علت انتقال مقدار مشخصی از گرما کم تر باشد، ظرفیت آن بیش تر است. در واقع ظرفیت گرمایی را می توان به صورت زیر تعریف کرد:

مشکل این رابطه این است که C را، مانند Q، به جای یک تابع حالت، یک کمیت وابسته به فرایند می کند. اما، این امکان را می دهد که بیش از یک ظرفیت گرمایی مفید تعریف شود.

در واقع دو ظرفیت گرمایی برای سیالات همگن بسیار مورد استفاده است؛ که البته، هر دو توابع حالت بوده، و به روشنی در رابطه با سایر توابع حالت تعریف می شود:

ظرفیت گرمایی در حجم ثابت:

ظرفیت گرمایی در فشار ثابت:

این تعاریف بسته به اینکه U و H خواص مولی یا ویژه باشد، با ظرفیت های گرمایی مولی و ظرفیت های گرمایی ویژه (که معمولاً گرمای ویژه خوانده می شود) منطبق است.

 

ظرفیت گرمایی

انرژی داخلی ماده با افزایش دما زیاد می شود. این افزایش به شرایطی بستگی دارد که گرما داده می شود. در حال حاضر حجم نمونه را ثابت فرض خواهیم کرد، مانند گازی که در ظرفی با حجم ثابت محبوس شده است. اگر نمودار انرژی داخلی بر حسب دما رسم شود نموداری مانند شکل 1 به دست می آید. شیب این منحنی در هر دمایی را ظرفیت گرمایی سیستم در آن دما می نامند. ظرفیت گرمایی در حجم ثابت را با CV نمایش می دهند و چنین تعریف می شود:
در این مورد، انرژی داخلی با دما و حجم نمونه تغییر می کند، اما چون به تغییرات آن نسبت به دما علاقمندیم، حجم را ثابت نگاه می داریم. (شکل 2)

متن کامل در فایل زیر:قیمت 1000 تومان

RIAL 10,000 – ظرفیت گرمایی ویژه

پاسخ دهید