Теплоемкость газов таблица: Удельная теплоемкость воды, газов, паров и различных веществ (Таблица)

\[\tfrac{3}{2}nR\влево( T_{2}-T_{1}\вправо) =\влево( \tfrac{3}{2}R\вправо) n\влево( T_{2} -T_{1}\справа)\номер\]

Подставляя значение R в соответствующих единицах, получаем

\begin{matrix}\frac{3}{2}\left(8.314\frac{\text{J}}{\text{K mol}}\right)n\left(T_{2}-T_{1} \right)=\left(12. 47\frac{\text{J}}{\text{K mol}}\right)n\left(T_{2}-T_{1}\right)\end{matrix}

Это та же самая величина, которая получается путем подстановки экспериментального значения C _V для неона (рассчитанного в примере 2 из теплоемкости) в уравнение. (4) от теплоемкости. Другими словами, количество теплоты, найденное экспериментально, точно соответствует увеличению кинетической энергии молекул, требуемому кинетической теорией газов.

В таблице \(\PageIndex{1}\) перечислены значения C _V не только для неона, но и для некоторых других газов. Мы сразу замечаем, что только благородные газы и другие одноатомные газы, такие как Hg и Na, имеют молярную теплоемкость, равную ³ / ₂ R , или 12,47 Дж К ^–1 моль ^–1 . Все другие газы имеют более высокую молярную теплоемкость, чем этот. При этом, как видно из таблицы, чем сложнее молекула, тем выше молярная теплоемкость газа. У такого поведения есть простая причина.

Таблица \(\PageIndex{1}\): Молярная теплоемкость при постоянном объеме (CV) для различных газов (значения при 298 K, если не указано иное).

Газ	C v /J K -1 моль -1	Газ	C v /J K -1 моль -1
Одноатомные газы		Трехатомные газы
Не	12,47	СО 2	28,81
Ар	12,47	Н 2 О	30,50
рт. ст.	12,47 (700 К)	SO 2	31,56
Нет данных	12,47 (1200К)
Двухатомные газы		Алканы
Н 2	20,81	СН 4	27,42
О 2	21.06	С 2 Н 6	44,32
Класс 2	25,62	С 3 Н 8	65,20
		С 4 Н 10	89,94

Молекула, состоящая из двух или более атомов, способна не только перемещаться из одного места в другое ( поступательное движение ), она также может вращаться вокруг себя и изменять свою форму за счет вибраций . Когда мы нагреваем моль молекул Cl ₂ , например, нам нужно не только снабдить их достаточным количеством энергии, чтобы заставить их двигаться быстрее (увеличить их поступательную кинетическую энергию), мы также должны снабдить их дополнительным количеством энергии, чтобы заставить их двигаться быстрее. они вращаются и вибрируют сильнее, чем раньше. Для моля более сложных молекул, таких как n -бутан требует еще больше энергии, так как молекула способна изменять свою форму всевозможными способами. В молекуле бутана имеется три связи С—С, вокруг которых могут свободно вращаться сегменты молекулы. Все связи могут изгибаться или растягиваться, а вся молекула может вращаться. Такая молекула постоянно изгибается и корчится при комнатной температуре. Когда мы повышаем температуру, этот вид движения происходит быстрее, и для того, чтобы это стало возможным, необходимо поглощать дополнительную энергию.

При нагревании твердых и жидких тел ситуация несколько иная, чем для газов. Быстрое увеличение давления пара с температурой делает практически невозможным нагревание твердого тела или жидкости в закрытом сосуде, поэтому теплоемкость всегда измеряется при постоянном давлении, а не при постоянном объеме. В таблице \(\PageIndex{2}\) приведены некоторые значения температуры плавления для отдельных простых жидкостей и твердых тел. Как правило, теплоемкость твердых тел и жидкостей выше, чем у газов. Это происходит из-за межмолекулярных сил, действующих в твердых телах и жидкостях. Когда мы нагреваем твердые тела и жидкости, нам необходимо снабжать их потенциальной энергией, а также кинетической энергией. Среди твердых тел легче всего объяснить теплоемкость металлов, поскольку твердое тело состоит из отдельных атомов. Каждый атом может вибрировать только в трех измерениях. Согласно теории, впервые предложенной Эйнштейном, эта колебательная энергия имеет значение 3 RT , а теплоемкость 3 R = 24,9 Дж К ^–1 моль ^–1 .

Таблица \(\PageIndex{2}\): Молярная теплоемкость при постоянном давлении Cp для различных твердых тел и жидкостей при температуре плавления.

Вещество	C p (твердый)/J K -1 моль -1	С стр (жидкость)/J K -1 моль -1
Одноатомные вещества
рт.ст.	27,28	27,98
Пб	29.40	30,33
Нет данных	28.20	31,51
Двухатомные вещества
Бр 2	53,8	75,7
I 2	54,5	80,7
HCl	50,5	62,2
Привет	47,5	68,6
Многоатомные вещества
Н 2 О	37,9	76,0
НХ 3	49,0	77,0
Бензол	129,0	131,0
н-гептан	146,0	203,1

Как видно из таблицы, большинство одноатомных твердых тел имеют значения C _p несколько большие, чем это. Это связано с тем, что твердые тела слегка расширяются при нагревании. Атомы отдаляются друг от друга и, таким образом, увеличиваются как потенциал, так и колебательная энергия.

Твердые тела, которые содержат молекулы, а не атомы, обладают гораздо большей теплоемкостью, чем 3 R . В дополнение к колебанию всей молекулы вокруг своего места в кристаллической решетке отдельные атомы могут также колебаться относительно друг друга. Иногда молекулы могут вращаться в кристалле, но обычно вращение возможно только при плавлении твердого тела. Как видно из значений молекулярных жидкостей в таблице \(\PageIndex{2}\), эта внезапная способность вращаться вызывает резкое увеличение теплоемкости. Для одноатомных веществ, где нет движения, соответствующего вращению атомов друг вокруг друга, теплоемкость жидкости лишь очень немного выше теплоемкости твердого тела.

3.3: Heat Capacities распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Теплоемкость таблицы элементов

Связанные ресурсы: теплопередача

Теплоемкость элементов Таблица Таблица

Теплопередача
Термодинамика

Теплоемкость элементов при 25°C