Capacità termica componenti

Capacità termica componenti

Capacità termica si riferisce a diversi concetti. Variazione di energia e di entropia termica consentono per il calcolo diretto della capacità termica. Gradi di libertà enumerare il numero di modi che una molecola (o atom) si muove in termini di energia cinetica come vibrazione e rotazione (vib/rot) modalità. Per primi approssimazioni, capacità termica di sostanza è una costante. Esame più attento, capacità termica dipende dalla temperatura iniziale.

Energia termica

Capacità termica (H) è il rapporto del cambiamento in energia termica (dQ) di cambiare di temperatura (dT). Così H = dQ/DT. Joule (J) quantificare l'energia termica. Cinetica, vibrazione e movimento rotatorio tutto immagazzinare energia termica. Energia cinetica media definisce la temperatura globale. Rotazione si riferisce agli atomi intorno legami chimici come sfere attorno a un asse di rotazione. Vibrazione si riferisce al movimento atomico che regolarmente modifiche legano lunghezza e angolo — come con una molla flessibile.

Entropia

Capacità termica può essere espressa in termini di cambiamento di entropia (dS) diviso dal cambiamento di temperatura. Un moltiplicatore di temperatura è presente dal dQ = TdS. La formula completa capacità di calore (H) è H = T(dS/dT). L'entropia è una misura del disordine. Unità di energia/temperatura (Joule/Kelvin) quantificare entropia. Sistemi altamente organizzati come un vaso hanno solo una (o poche) accordi di particella che mantengono un vaso ininterrotto. Quando è in frantumi quel vaso, sono possibili molte configurazioni disordinate. Vasi rotti hanno maggiore entropia e sono quindi più probabile.

Gradi di libertà - cinetici

Gradi di libertà (DoF) indicare il numero minimo di variabili che descrivono completamente il movimento delle particelle. Muoversi in una linea dà un grado di libertà per cambiare posizione lungo una linea e un altro per cambiare la quantità di moto. Slancio incorpora quanto velocemente la particella si muove e quanto pesa. Per movimento lineare di particelle, totali gradi di libertà sono DoF = 1 + 1 = 2. In un aereo, DoF = 2 + 2 = 4 (posizione 2 + 2 valori di quantità di moto). Allo stesso modo, il movimento 3D dà DoF = 3 + 3 = 6.

Gradi di libertà - vib/rot

Modalità di rotazione e vibrazione contribuiscono ai gradi di libertà. Si supponga di che una molecola è a posto con la modalità di vibrazione. Un'altra molecola identica anche non si muove ma ha modalità di vibrazione/rotazione differente. Queste particelle sono distinguibili; Essi possono avere diversi gradi di libertà. Per i sistemi multi-atomo, numero di vibrazione e rotazione stati aumenti. Per molecole lineari con N atomi, ci sono modi di vibrazione possibili 3N-5. Se una molecola di N-atomo è non lineare, esistono modi di vibrazione di 3N-6. Uno-atom sistemi quali gas elio non hanno modi di vibrazione.

Dipendenza di temperatura

Capacità termica dipende dalla temperatura. Alle più alte energie, molecole possono passare attraverso più modalità di vibrazione/rotazione. Ad alta energia cinetica più prontamente supera attraente non modifica le forze tra le molecole. Se attrazioni intermolecolari non sono rilevante, meno energia sarà assorbita prima velocità di molecole aumenta. Si tratta di un aumento di temperatura. Interazione tra modalità di vibrazione/rotazione e l'effetto di intermolecolari forze determinano la capacità complessiva di calore.