工艺工程师的关键方程热力学

比热比/绝热指数

热容一个系统的,可以定义为以单位增加系统温度所需的热量。

比热是材料的属性。对于给定的材料,比热被定义为每单位质量的材料,使其温度升高所需的热量量。

恒容比热(CV,米是物质单位质量的热力学能的变化,单位温升的变化。这与在系统体积不变的情况下,系统单位温升所吸收的热量有关。

恒压比热(CP、m是物质单位质量的热力学能的变化,单位温升的变化。此热容与系统压力保持不变时,系统因单位温升而吸收的热量有关。

摩尔热容CP和CV可以用同样的方式来定义,每摩尔物质在恒压和恒温下提高温度所需的热量。对于理想气体,摩尔热容之间的关系可由下式给出:

CP- CV= R (通用气体常数)…对于理想气体

任何流体的摩尔热容之间的一般关系由下式给出。

式中,α =热膨胀系数

β =等温压缩系数

C的比值PCV(CP/ CV),因为一种气体被称为比热比或绝热指数通常用希腊字母表示().对于理想的单原子气体(如氦、氩等),绝热指数为5/3或1.67。

对于单原子气体,CV= 3R/2和CP= 5R/2(其中R为通用气体常数)。

对于在自然环境中经常出现的双原子气体,在标准条件下可以被认为表现出理想的行为,CV= 5R/2和CP= 7R/2(其中R为通用气体常数)。

因此,对于自然产生的双原子气体在接近标准条件下,绝热指数可以近似地认为在7/5或1.4左右。

比热比或绝热指数与自由度()的方程,

在接近标准条件下,单原子气体分子只有3个平动自由度,而双原子气体分子有3个平动自由度和2个转动自由度。随着气体温度的升高,气体分子在旋转和振动维度上的自由度增加,同一分子的比热比减小。

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