Heat Capacity

Heat Capacity.

Ketika model konduksi panas dari Persamaan (2.54), disubstitusikan ke Persamaan (2.51), maka akan menghasilkan persamaan dengan dua variabel $persamaan$ dan $persamaan$ . Misalnya, dimulai dengan Persamaan (2.56) untuk energi dalam dan mengabaikan istilah tenaga mekanik dan sumber panas, hal tersebut menghasilkan persamaan berikut:

De- r rT = 0: Dt \relax \special {t4ht=

(2.60)

Untuk dapat menyelesaikan persamaan tersebut diperlukan hubungan antara $persamaan$ dan T. Kapasitas panas menyatakan hal ini, menggambarkan jumlah panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan perubahan satuan . Kami menggunakan kapasitas panas spesifik , $persamaan$ $persamaan$ berkaitan dengan proses volume konstan, dengan satuan SI $persamaan$ , dapat didefinisikan sebagai berikut:

cV = -@e : @T V \relax \special {t4ht=

(2.61)

Mekanika statistik memberikan teorema yang dikenal sebagai ekuipartisi yang memberikan prediksi kuantitatif $persamaan$ . Ini menghitung bahwa setiap derajat kebebasan (DoF), seperti komponen $persamaan$ kecepatan translasi partikel $persamaan$ , yang muncul secara kuadrat dalam energi , yaitu sebagai $persamaan$ , berkontribusi $persamaan$ terhadap $persamaan$ .

Untuk gas monoatomik, misalnya argon Ar, gerak partikel hanya bersifat translasi (sampai atom berdisosiasi menjadi partikel subatom). Dengan 3 DoF translasi, $persamaan$ adalah konstan.

Gas yang memenuhi hukum gas ideal dengan konstanta $persamaan$ disebut sempurna secara kalori.

Untuk gas diatomik, misalnya nitrogen $persamaan$ , gerakan molekul bersifat translasi (kiri) dan rotasi (tengah) pada suhu yang lebih rendah (dalam keadaan gas). Pada suhu yang lebih tinggi, gerak vibrasi tereksitasi sepanjang ikatannya (kanan). Kapasitas panas $persamaan$ untuk gas diatomik merupakan fungsi suhu seperti yang ditunjukkan di bawah ini $persamaan$ .

Gerak rotasi menghasilkan 2 DoF (energi rotasi terhadap sumbu dapat diabaikan), menghasilkan $persamaan$ . Di luar 500K, gerakan vibrasi memberikan 2 DoF tambahan (satu kinetik, satu potensial), menyebabkan transisi bertahap ke $persamaan$ . Pada suhu tinggi, molekul berdisosiasi dan $persamaan$ semakin meningkat.

Gas yang secara termal sempurna adalah gas ideal dengan $persamaan$ . Seringkali $persamaan$ dapat dianggap konstan pada kisaran $persamaan$ , misalnya T $persamaan$ 600K untuk $persamaan$ . Jika tidak, perhitungan yang akurat memerlukan model yang sesuai $persamaan$ . Pameran gas yang tidak sempurna $persamaan$ .