Теплоемкость вещества, экспериментальное определение

Уравнения (2.23) и (2.24) связывают теплоемкости Ср и Ср с термодинамическими параметрами р, V, Т и ы эти уравнения, полученные на основе первого закона термодинамики, справедливы, разумеется, для любого реального вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии — твердом, жидком или газообразном (но однофазном). Практическая ценность уравнений типа (2.23) и (2.24) состоит в том, что они позволяют рассчитать все теплофизические свойства определенного технически важного вещества по результатам экспериментального определения лишь некоторых его свойств. Сложность в данном случае состоит в том, что в правой части, например уравнения (2.24), находятся не только уже упоминавшиеся термические параметры р, ю, Т, но и параметр иного рода — внутренняя энергия и. Зависимость и = и и, Т) или Рх и, V, Т) = 0 также является уравнением состояния данного вещества и в отличие от обычного (термического) уравнения состояния носит название калорического уравнения состояния. Величины и, Л, а также теплоемкости Ср и с называют калорическими свойствами вещества. [c.32]

Как известно, теплоемкость реальных веществ зависит от вида процесса, в котором осуществляется подвод теплоты к веществу. В соответствии с этим различают несколько видов теплоемкости. Здесь приводятся некоторые лабораторные работы по определению изобарной теплоемкости ср, экспериментальное измерение которой осуществляется наиболее просто, а практическое значение велико. Экспериментальное измерение изохорной теплоемкости с в силу ряда причин (см. 6.1) является более сложным и проведено лишь для небольшого числа газов. [c.115]

Располагая подробными данными по удельным объемам вещества, можно, используя дифференциальные уравнения термодинамики, рассчитать значения его теплоемкости. При этом для определения зависимости теплоемкости от давления необходимо проводить, операцию двукратного дифференцирования, точность которого обычно невелика и значения теплоемкости получены с большими погрешностями. Только имея уравнение состояния, описывающее с большой точностью р, V, Г-данные в широком интервале параметров состояния, и проверив, что рассчитанные с его помощью значения теплоемкости согласуются с экспериментальными, можно считать такое уравнение надежным и вычислять по нему теплоемкость веществ для области высоких давлений, где нет экспериментальных данных. [c.186]

Экспериментальное определение теплоемкости Ср веществ осуществляется методами непосредственного нагрева, смешения и постоянного протока. Два первых метода применяются при исследовании жидкостей и твердых тел, а последний — сжатых газов, жидкостей и их паров. Эти методы осуществляются постановкой калориметрического эксперимента применительно к определению теплоемкости из уравнения теплового баланса калориметра [25, 33, 36]. Трудности, возникающие при реализации этих методов, связаны с необходимостью создания калориметра с минимально возможным значением суммарной теплоемкости и точного ее определения, а также уменьшения и точного учета тепловых потерь. [c.298]

Упомянем еще один прием, иногда используемый при определении теплоемкости и позволяющий избежать определения теплоемкости пустого контейнера. Проводят две серии измерений с различным количеством вещества, находящегося в контейнере. По разности величин теплоемкости калориметра с веществом, полученных, в этих сериях измерений, теплоемкость вещества может быть найдена без предварительного определения теплоемкости, контейнера. Однако экспериментальные ошибки, допущенные в обеих сериях измерений, ложатся на сравнительно небольшую разность величин теплоемкости. Это понижает точность измерения. [c.226]

Экспериментальные измерения теплоемкостей широко проводят также при изучении критических явлений. Вопросы термодинамики критических и закритических явлений как в однокомпонентных, так и в многокомпонентных системах рассматривались в работах многих ученых. Например, Семенченко в ряде своих работ высказывал предположение, что теплоемкость смесей веществ в критической области должна проходить через максимум [25, 26]. Экспериментальные определения теплоемкостей, проведенные для ряда жидких смесей вода—фенол, вода — триэтиламин, нитробензол — н-гептан, нитробензол — н-октан и др., — подтвердили это предположение. [c.251]

Во многих случаях данные по теплотам фазовых переходов используют совместно с данными по теплоемкостям (вычисление термодинамических функций веществ, изучение фазовых переходов, определение количества примесей и др.). Ряд примеров такого совместного использования величин теплоемкостей и теплот фазовых переходов приведен выше. Из специфических случаев применения данных по теплотам фазовых переходов в термохимических расчетах следует отметить использование данных по теплотам испарения и сублимации при пересчетах величин АН реакций, измеренных для веществ, находящихся в жидком или твердом состояниях, к газообразному состоянию или наоборот. Необходимость таких пересчетов очевидна, поскольку экспериментальное определение энтальпий образования (см. первый и второй разделы) чаще всего проводят для веществ, находящихся в твердом или жидком состояниях. Между тем для вычисления термохимических энергий связей, а также для сопоставления энтальпий образования различных соединений надо знать энтальпии образований этих соединений в газообразном состоянии. Последние легко вычислить, если энтальпии испарения или сублимации известны [c.255]

В приведенных выше примерах ( 2—7) использование данных по теплоемкостям имеет не только научное, но нередко и большое прикладное значение. Кроме того, в промышленности часто возникают специфические вопросы, которые не охватываются рассмотренными случаями. Так, знание теплоемкостей чистых веществ и их смесей необходимо для расчета тепловых балансов реакторов, печных установок и т. д., что имеет большое значение при проектировании и строительстве предприятий химической и металлургической промышленности, в производстве строительных материалов и многих других областях народного хозяйства. Для технического усовершенствования и повышения экономичности паровых двигателей нужно знать с большой точностью теплоемкость и энтальпию воды и водяного пара до весьма высоких значений температуры и давления. Эти и многие другие потребности не всегда могут быть удовлетворены имеющимися в литературе данными и нуждаются в постановке специальных работ по экспериментальному определению теплоемкостей и теплот фазовых переходов. [c.256]

Для расчета тепловых балансов во многих случаях не надо знать теплоемкость веществ с высокой точностью, и нередко даже при отсутствии экспериментальных данных для некоторых веществ необходимые расчеты можно провести, основываясь на величинах, полученных приближенной оценкой. Но и для таких расчетов экспериментальные данные, особенно для смесей веществ, предпочтительнее, поэтому примеры специального определения теплоемкостей для технических целей довольно многочисленны- [c.256]

Выше (гл. 13) показано, насколько разнообразны задачи, для разрешения которых необходимы опытные данные по теплоемкостям (даже если ограничиться в основном задачами, встречающимися в химической термодинамике). Естественно поэтому, что определения теплоемкостей очень часто проводят в калориметрической практике. Как уже отмечено выше, около половины всех публикуемых калориметрических работ посвящены определениям теплоемкости, причем эти определения проводят во всех доступных для калориметрии температурных областях, т. е. от 0,1 до 4000° К. Нет никаких сомнений в том, что с развитием технических возможностей эти границы будут расширяться. Нередко измерения теплоемкостей приходится проводить и при весьма высоких давлениях. Вещества, теплоемкости которых исследуют экспериментально, очень разнообразны — самые различные органические и неорганические индивидуальные вещества во всех агрегатных состояниях и всевозможные многокомпонентные системы. В настоящее время чаще всего определяют экспериментально истинную теплоемкость. [c.292]

Систематические исследования теплоемкостей веществ при низких температурах начались около 1910 г.Начало этой работы было тесно связано с хорошо известным тепловым законом, который незадолго до этого (1906 г.) был сформулирован Нернстом. В связи с необходимостью экспериментальной проверки этого закона в лаборатории Нернста были разработаны два типа калориметров, предназначенных для определения теплоемкостей при низких температурах. [c.295]

Из результатов отдельного опыта может быть вычислена теплоемкость вещества при температуре Г. Для того, чтобы исследовать теплоемкость в некотором интервале температур, например 12—300°К, необходимо провести целую серию опытов, которая позволила бы с достаточной точностью установить теплоемкость при любой температуре внутри данного интервала. По результатам отдельных опытов (каждый из них может быть представлен точкой в координатах —Г) обычно проводят сглаженную кривую, которая наилучшим образом соответствует опытным данны.м, в известной степени усредняя результаты отдельных опытов и сглаживая экспериментальные погрешности 2. Число найденных из опыта точек и температурный интервал между ними должны обеспечить надежное проведение сглаженной кривой их выбирают исходя из формы кривой Се—Г и требуемой точности измерений. При точных определениях теплоемкости в интервале 12—300°К проводят около 100 отдельных калориметрических опытов. Разумеется, определение теплоемкости подразумевает предварительную столь же тщательную градуировку калориметра-контейнера во всем интервале температур (I, гл. 7). [c.313]

Измерения истинной теплоемкости веществ, взятых в виде проволочки или стержня, могут быть проведены при весьма высоких температурах (примерно до 3600°С) импульсным методом, по которому нагревание вещества производится импульсами тока в условиях, близких к адиабатическим. В другом варианте — модуляционный метод — измеряют амплитуду колебания температуры образца при пропускании переменного тока известной частоты. Эти методы позволяют расширить температурный интервал, в котором возможны экспериментальные определения истинной теплоемкости, но их использование ограничено вещества.ми, обладающими значительной электропроводностью. [c.319]

Как отмечено выше (гл. 14), расчетные методы позволяют вычислять теплоемкость многих газов, особенно простых, с высокой точностью, часто превышающей точность экспериментального определения. Поэтому в отличие от теплоемкости твердых и жидких веществ, теплоемкость газов часто находят расчетом, не прибегая к эксперименту. Разумеется, из этого нельзя делать вывод, что экспериментальные определения могут быть полностью заменены теоретическими расчетами. В гл. 14 указано, что для газов, состоящих из сложных молекул, точный расчет теплоемкости квантово-статистическими методами часто бывает невозможен. Кроме того, следует принять во внимание, что теоретически вычисленные величины теплоемкостей С° относятся к газу, находящемуся в идеальном состоянии, а калориметрические измерения дают теплоемкость реального газа. Разница между этими двумя величинами, в особенности при больших давлениях, может быть значительной. Далее нередко возникает необходимость исследования теплоемкости в критической области как ниже, так и выше критической точки, а в этих случаях также необходимы экспериментальные определения. Точные экспериментальные данные по теплоемкостям газов могут быть использованы также и для расчета потенциальных барьеров, препятствующих внутреннему вращению в молекулах (см. гл. 14, 2). Наконец, экспериментальные определения во многих случаях необходимы для проверки результатов, полученных теоретическими методами. [c.351]

Из рассмотрения результатов экспериментальных определений теплоемкости следует, что бензойная кислота является надежным образцовым веществом для проверки калориметров, используемых при измерениях в интервале 20—390 К, Результаты метрологических определений, изложенные в работах [105] и [63], позволяют сделать вывод о возможности построения единых международных таблиц теплоемкости бензойной кислоты при низких температурах. В настоящее время для исследований в области низкотемпературной калориметрии с целью обеспечения единства измерений следует пользо- [c.180]

Помимо экспериментального определения (калориметрии), теплоемкости могут быть вычислены теоретически, исходя из строения элементарных частиц и всего вещества в целом. [c.177]

Теплопроводность и теплоемкость жидкостей исследованы значительно меньше, чем другие физические свойства, например плотность или вязкость, и для большинства веществ экспериментальные результаты охватывают лишь узкий диапазон параметров состояния. Это объясняется тем, что экспериментальное определение теплофизических свойств при высоких параметрах представляет одну из сложнейших задач экспериментальной физики. Трудности эти главным образом возникают при реализации существующих методик и экспериментальных установок в области высоких температур и давлений. Именно этим можно объяснить тот факт, что имеющаяся литература дает сведения о теплопроводности большинства жидкостей в основном при температуре, не превышающей нормальную температуру кипения, а по теплоемкости эти данные характеризуют поведение жидкости в условиях комнатной температуры. [c.4]

Для проведения экспериментальной работы по определению теплофизических свойств вещества не удается создать прибор, на шкале которого можно было бы непосредственно отсчитывать искомую величину. При проведении такой работы, как правило, измеряют температуру, давление, массу вещества, расход, силу тока, напряжение и т. д., а определяемые теплофизические величины — удельный объем, энтальпию, теплоемкость и т. д. — рассчитывают по соответствующим формулам. [c.185]

Общий характер отклонений экспериментальных значений от расчетных сохраняется и при анализе данных об изохорной теплоемкости других веществ. Поэтому для определения четких границ применимости уравнения состояния вириального вида Наряду с данными об изохорной теплоемкости аргона [80] мы Использовали также аналогичные экспериментальные данные для метана [224] и кислорода [225]. Соответствующие расчетные значения получены по единым уравнениям состояния [206, [c.139]

Самая большая по объему в третьем разделе пятнадцатая глава посвящена экспериментальным методам определения теплоемкостей. Описание их дано раздельно для веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях. Наибольшее внимание уделено классическому методу, основанному на периодическом вводе теплоты в калориметрическую систему, который в настоящее время широко используется для измерения истинных теплоемкостей как при низких, так и при сравнительно высоких температурах. Значительное место в этой главе занимает также описание методов непрерывного нагрева (для измерения истинных теплоемкостей), смешения (для измерения средних теплоемкостей), а также методов определения и Ср газов. Другие методы, например импульсный метод, описаны более кратко. Описание применяемой аппаратуры приведено лишь для наиболее типичных и распространенных калориметрических методик. [c.6]

Измерение теплоемкости С аргона близ критической точки дало возможность сопоставить экспериментальные результаты с теоретическими выводами относительно предполагаемого скачка теплоемкости в этой области [27]. Определение теплоемкостей С,, углекислоты и н-гептана [28] и их зависимости в критической области от температуры и удельного объема позволило сделать ряд заключений о поведении веществ вблизи критической точки. [c.251]

Кажущаяся теплоемкость растворенного вещества при любой концентрации раствора в области применимости уравнения (116) может быть вычислена по этому уравнению, если известны Фс и А. Обычно для определения Ф и Л находят Фс по уравнению (115), пользуясь экспериментально найденными величинами Ср, и строят график зависимости Фс от (рис. 67). Как видно на [c.289]

Нами проведено исследование калорических свойств этилового спирта-ректификата — изохорной теплоемкости. По полученным данным вычислены изменения внутренней энергии и энтропии в сверхкритической области параметров состояния. Работа используемой экспериментальной установки основана на применении оригинального метода высокочувствительной интегральной шаровой термопары, состоящей из закиси меди и двух металлических оболочек. Этот метод приводит к многократному уменьшению теплового значения калориметра по сравнению с теплоемкостью исследуемого вещества и тем самым — к увеличению точности определения изохорной теплоемкости. [c.104]

Экспериментально величину 5° можно определить по значениям теплоемкостей и теплот фазового перехода при нагревании вещества от О К до Т. Энтропия 5° может быть определена также при использовании соотношений, полученных из статистической механики, если имеется достаточная информация по молекулярной структуре и спектрам. Для ДЯ такой подход невозможен. Для определения ДЯ при некоторой температуре всегда следует использовать экспериментальные данные по тепловому эффекту химической реакции или теплоте сгорания. Это значение АН° может быть пересчитано на другие температуры по уравнению (7.12). Аналогично, если 5 известна при некоторой температуре Т , то [c.251]

Экспериментальное определение теплоемкости Ср жидких органических и кремиийорганических веществ осу- [c.137]

Как известно, теплоемкость реальных веществ зависит от вида процесса, в котором осуществляется подвод тепла к веществу. В соответствии с этим различают несколько видов теплоемкости. В этом разделе приводятся некоторые лабораторные работы по определению изобарной теплоемкости Ср, экспериментальное измерение которой осуществляется наиболее просто, а практическое значение велико. Экспериментальное измерение изохорной теплоемкости в силу ряда причин (см. 7-1) является более сложным и проведено лишь для небольшого числа газов. При известной теплоемкости Ср и p—v—Г-зависимости для данного вещества изо-хорная теплоемкость Си может быть рассчитана при помощи дифференциальных уравнений термодинамики. [c.220]

Данные по теплоемкостям реагирующих веществ и теп-лотам фазовых переходов используются и в других расчетах, например при применении уравнения Кирхгофа для вычисления теплового эффекта реакции при данной температуре, если он известен при другой температуре. Поэтому экспериментальное определение теплоемкостей и теплот фазовых переходов очень часто также выполняется термохимиками, хотя и не является термохимией в точном смысле. [c.10]

Иногда в калориметрии применяют методы, в которых измеряют не теплоту испарения, а обратную величину — теплоту конденсации. При этом испарение вещества проводят в специальном сосуде — испарителе — вне калориметра. Образующийся пар может быть впущен через кран в камеру, находящуюся в калориметре, где и происходит его конденсация. Экзотермический тепловой эффект конденсации определяют обычным путем калориметрический опыт состоит из начального, главного и конечного периодов. Количество сконденсированного вещества находят взвешиванием камеры до и после опыта. Разумеется, пар при этом не должен содержать капелек жидкости. Экспериментальное определение теплоты конденсации требует знания теплоемкости жидкости в интер1вале от конечной температуры калориметра до точки кипения. В настоящее время этот метод применяется редко. [c.362]

Экспериментальное определение теплоемкости материалов, используемых в качестве промежуточного теплоносителя, было вызвано тем, что данные об изменении теплоемкости в зависимости от температуры насадки из керамики на основе корунда (АЬОз) и кварца (5102) весьма разноречивы. На абсолютное значение средней теплоемкости алюмосиликатных материалов при одинаковом содержании окиси алюминия и окиси кремния [1—2] различное воздействие оказывают химический состав примесей, температура и режим обжига и т. д. При этом суммарно-аддитивные величины, полученные на основе хорошо изученных данных о теплоемкости чистых веществ, существенно отличаются от экспериментальных данных Сэксп для алюмосиликата соответствующего химического состава. [c.170]

Теплопроводность. Следуя четвертой особенности феноменологического метода, опытным путем определяют значения теплопроводности и теплоемкости для каждого вещества в зависимости от параметров его термодинамического состояния (обычно от температуры и давления). Известен ряд методов экспериментального определения теплопроводности Я. Большинство из них основано на измерении модулей векторов q и grad t в заданном веществе, которому придана определенная геометрическая форма. Тогда теплопроводность определяется из отноше- [c.197]

Результаты, полученные в некоторых отечественных лабораториях, отвечают лучшим мировым достижениям и занимают видное место среди исследований, проведенных в области критического состояния. Уже созданы и функционируют оригинальные экспериментальные установки для определения термических свойств веществ, теплоемкостей, Р, Г- и р. Г-зависимостей на кривой фазового равновесия. Выполнен ряд фундамен- [c.3]

Наиболее определенным экспериментальным указанием на неклассическое поведение термодинамических величин в критической точке жидкость — пар являются опыты по измерению теплоемкости с аргона и других газов [297—299]. В окрестности критической точки результаты хорошо описываются логарифмической зависимостью или степенной функцией с (Г — ТУ) Ту с малым показателем а, например а 0,15. Известны также опыты с водой [300]. Кроме поведения теплоемкости вблизи критической точки, обсуждается форма бинодали в пере-менныхГ, р, сжимаемость вещества рт (или упругость [c.293]

Использование метода смешения дает возможность проводить определения теплот плавления и теплот превращения при весьма высоких температурах. Верхняя граница интервала применения калориметров, работающих по методу смешения, доходит до 2500—2600° (см. гл. 15). В таких калориметрах можно экспериментально определять теплоты плавления и превращения многих тугоплавких веществ, что невозможно сделать при использовании калориметров-контейнеров, предназначенных для определения истинных теплоемкостей. Например, методом смешения была определена теплота плавления бериллия, ДЯпл = 3520 80 кал/г-атом [112]. Несмотря на высокую температуру плавления (1560°К), точность измерений остается довольно высокой. [c.361]

В работе приводятся экспериментальные значения плотности циклогексана в интервале 570—750° К и давлений 60—680 бар, определенные методом гидростатического взвешивания на установке, разработанной И. Ф. Голубевым. Чистота исследованного вещества — 99,98%. Суммарная погрешность полученных экспериментальных данных с учетом ошибки отнесения не превышает 0,1%. Составлено уравнение состояния циклогексана, охватывающее интервал температур 280—700° К и давлений 1—690 бар, на основе которого рассчитаны коэффициенты термического расширения, изотермического сжатия, теплоемкости и внутреннее давление. Таблиц 1, иллюстраций 1, библиогр. 5 назв. [c.157]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...