Ջերմունակություն

Ջերմունակություն, ֆիզիկական մեծություն, ցույց է տալիս մարմնի ստացած ΔQ անվերջ փոքր ջերմաքանակի հարաբերությունը ջերմաստիճանի ΔT համապատասխան աճին^[1]։ Սովորաբար նշանակվում է C տառով.

${\displaystyle C={\Delta Q \over \Delta T}}$։

Միավորների միջազգային համակարգում ջերմունակության չափման միավորը Ջ/Կ է։

Տեսակարար ջերմունակություն

Տեսակարար ջերմունակություն է կոչվում նյութի միավոր քանակին վերագրվող ջերմունակությունը։ Նյութի քանակը հնարավոր է չափել կիլոգրամով, մետր- խորանարդով կամ մոլով։ Կախված թե որ քանակական միավորին է վերաբերում ջերմունակությունը, տարբերակում են զանգվածային, ծավալային և մոլային ջերմունակություններ։

Զանգվածային ջերմունակությունը (С) սովորաբար կոչվում է պարզապես տեսակարար ջերմունակություն։ Դա այն ջերմաքանակն է, որ անհրաժեշտ է հաղորդել միավոր զանգվածով նյութին՝ միավոր ջերմաստիճանով տաքացնելու համար։ ՄՄ համակարգում չափվում է Ջոուլ-կիլոգրամ-Կելվինով՝ Ջ•կգ⁻¹•Կ⁻¹։

Ծավալային ջերմունակությունը (С′) այն ջերմաքանակն է, որ անհրաժեշտ է տալ միավոր ծավալով նյութին՝ միավոր ջերմաստիճանով տաքացնելու համար։ ՄՄՀ-ում օգտագործվում է Ջոուլ-մետր-խորանարդ-Կելվին՝ Ջ•մ⁻³•Կ⁻¹ չափման միավորը։

Մոլային ջերմունակությունը (С_μ) այն ջերմաքանակն է, որ անհրաժեշտ է հաղորդել 1 մոլ նյութին՝ ջերմաստիճանը մեկ միավորով բարձրացնելու համար։ ՄՄ համակարգում չափվում է Ջոուլ-մոլ-Կելվինով՝ Ջ/(մոլ•Կ)։

Ջերմունակություն տարբեր պրոցեսների և նյութի տարբեր վիճակների դեպքում

Ջերմունակության հասկացությունը որոշվում է ինչպես տարբեր ագրեգատային վիճակներում գտնվող նյութերի (պինդ մարմինների, հեղուկների, գազերի), այնպես էլ՝ մասնիկների և քվազիմասնիկների հավաքածուների համար (մետաղների ֆիզիկայում, օրինակ, խոսում են էլեկտրոնային գազի ջերմունակության մասին)։

Օրինակ, գազերի մոլեկուլային-կինետիկ տեսությունում ցույց է տրվում, որ i ազատության աստիճաններով իդեալական գազի մոլային ջերմունակությունը հաստատուն ծավալի դեպքում (մեկ մոլ իդեալական գազի համար) հավասար է

${\displaystyle c_{v}={\frac {i}{2}}R,}$

որտեղ R ≈ 8,31 Ջ/(մոլ•Կ)-ն համապիտանի գազային հաստատունն է։

Հաստատուն ճնշման դեպքում

${\displaystyle c_{p}=c_{v}+R={\frac {i+2}{2}}R}$։

Մի ագրեգատային վիճակից մյուսին անցնելը յուրաքանչյուր նյութի համար ուղեկցվում է ջերմունակության թռիչքային փոփոխությամբ, որը տեղի է ունենում փոխակերպման կոնկրետ ջերմաստիճանային կետում՝ հալման ջերմաստիճանում (անցում պինդ վիճակից հեղուկի), եռման ջերմաստիճանում (անցում հեղուկ վիճակից գազայինի) և համապատասխան հակադարձ փոխակերպումների՝ սառեցման և կոնդենսացիայի դեպքում։

Տեղեկատուներում սովորաբար նյութերի տեսակարար ջերմունակությունները տրվում են հաստատուն ճնշման դեպքում։ Հեղուկ ջրի տեսակարար ջերմունակությունը նորմալ պայմաններում 4200 Ջ/(կգ•Կ) է, սառույցինը՝ 2100 Ջ/(կգ•Կ)։

Ջերմունակության տեսություն

Դեբայի և Էյնշտեյնի մոդելների համեմատությունը պինդ մարմնի ջերմունակության համար։

Պինդ մարմնի ջերմունակության մի քանի տեսություններ գոյություն ունեն.

• Դյուլոնգ-Պտիի և Ջոուլ-Կոպի օրենքները։ Երկու օրենքներն էլ արտածվել են դասական պատկերացումներից և որոշակի ճշտությամբ գործում են միայն նորմալ ջերմաստիճանների դեպքում (մոտ 15 °C-ից մինչև 100 °C)։
• Էյնշտեյնի ջերմունակության տեսությունը։ Քվանտային օրենքների առաջին կիրառումը և ջերմունակության նկարագրությունը։
• Դեբայի ջերմունակությունների քվանտային տեսությունը։ Տալիս է ամենաամբողջական նկարագրությունը և լավ համաձայնեցվում է փորձի հետ։

Չփոխազդող մասնիկների համակարգի (օրինակ՝ իդեալական գազի) ջերմունակությունը որոշվում է մասնիկների ազատության աստիճաններով։

Ծանոթագրություններ

1. Лифшиц Е. М. Теплоёмкость Физическая энциклопедия