Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Основные понятия, термины определения
Теплоемкость является мерой энергии, необходимой для повышения температуры материала. Эта энергия затрачивается на: - увеличение энергии колебательного движения атомов относительно их равновесного положения в узлах решетки; - повышение энергетического состояния некоторых электронов в решетке; - изменение положения атомов (при образовании дефектов структуры или при перестройке структуры). Теплоемкость вещества С — один из важнейших термодинамических параметров, значение которого используют для определения энтропии, энтальпии, энергии Гиббса и других величин. Например, согласно третьему началу термодинамики определение абсолютного значения энтропии S основано на измерении температурной зависимости теплоемкости в области низких температур и применении уравнения: С = Т (dS/dТ), где Т — абсолютная температура. В термодинамической системе теплоемкость схематически расположена на отрезке прямой между термодинамическими потенциалами Т и S. Величина С характеризуется отношением количества теплоты сообщенного телу (системе) в каком-либо процессе, к соответствующему изменению его температуры dТ: С = Q/dT. Отношение теплоемкости к массе тела m называют удельной теплоемкостью сm, а отношение теплоемкости к количеству вещества M в молях называют молярной теплоемкостью — сM: сm = С/m [Дж/кг.К] или [ккал/кг.оС] — удельная теплоемкость; см = С/М [Дж/моль.К] или [ккал/моль.оС] - молярная теплоемкость. Теплоемкость зависит не только от начального и конечного состояний, но и от способа, которым был осуществлен переход между ними. Обычно различают теплоемкость при постоянном давлении Сp (изобарический процесс) и при постоянном объеме Сv (изохорический процесс). Тепловое расширение Основные понятия, термины, определения Тепловое расширение — это физическое свойство вещества и материала, характеризующееся изменением размеров тела в процессе его нагревания. С точки зрения термодинамики тепловое расширение следует рассматривать как изобарический процесс, при котором теплота при нагревании затрачивается на производство работы по расширению и на увеличение внутренней энергии тела. Количественно оно характеризуется изобарным коэффициентом расширения или коэффициентом объемного теплового расширения β: β = (1/ V)(dV/dТ)p, где: V — объем тела (твердого, жидкого или газообразного); Т — его абсолютная температура. Практически значение β определяется по формуле: β = (V1 –V2)/V1(T2-T1); где: Т1 и Т2 — температуры соответственно до и после нагревания; V1 и V2 — объемы тела соответственно при Т1 и Т2. Механизм теплового расширения твердых тел Механизм теплового расширения твердых тел можно представить следующим образом. Если к твердому телу подвести тепловую энергию, то благодаря колебанию атомов в решетке происходит процесс поглощения им теплоты. При этом колебания атомов становятся более интенсивными, т.е. увеличиваются их амплитуда и частота. С увеличением расстояния между атомами увеличивается и потенциальная энергия, которая характеризуется межатомным потенциалом. Последний выражается суммой потенциалов сил отталкивания и притяжения. Силы отталкивания между атомами с изменением межатомного расстояния меняются быстрее, чем силы притяжения; в результате форма кривой минимума энергии оказывается несимметричной, и равновесное межатомное расстояние увеличивается. Это явление и соответствует тепловому расширению. Тепловое расширение зависит от химических связей, типа структуры кристаллической решетки, ее анизотропии и пористости твердого тела. Связь “тип химической связи — тепловое расширение” Материалы с очень прочными химическими связями, такие, как алмаз, карбид кремния и другие соединения с ковалентной связью, имеют низкие коэффициенты термического расширения — КТР, поскольку при увеличении потенциальной энергии тел с ковалентной связью ее симметричность практически не нарушается и равновесное межатомное расстояние изменяется незначительно. В соединениях с ионной связью, например МgО, NаСI и др., при повышении температуры потенциальную энергию определяет главным образом сила притяжения. В результате кривая межатомного потенциала становится асимметричной и увеличение межатомного расстояния, т.е. расширение, становится значительным. КТР металлов из-за слабости химической связи обычно достаточно высок. Высокомолекулярные соединения со слабыми ван-дер-ваальсовыми связями имеют очень высокий КТР (табл. 4.2.). Таблица 4.2. Химические связи и тепловое расширение
Из таблицы видно, что КТР находится в прямой зависимости от прочности химической связи. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 166. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |