§ 245. Удельные теплоемкости газов.

§ 245. Удельные теплоемкости газов.
Предположим, что мы имеем 1 кг газа. Какое количество теплоты надо сообщить газу
для того, чтобы температура его увеличилась на 1 К, другими словами, какова удельная
теплоемкость газа? На этот вопрос, как показывает опыт и рассуждения, приведенные в
§ 207, нельзя дать однозначный ответ. Ответ зависит от того, в каких условиях
происходит нагревание газа. Если объем его не меняется, то для нагревания газа нужно
одно количество теплоты; при этом увеличивается также давление газа. Если же
нагревание ведется так, что давление его остается неизменным, то потребуется иное,
большее количество теплоты, чем в первом случае; при этом увеличится объем газа.
Наконец, возможны и иные случаи, когда при нагревании меняются и объем и давление;
при этом потребуется количество теплоты, зависящее от того, в какой мере происходят
эти изменения. Согласно сказанному газ может иметь самые разнообразные удельные
теплоемкости, зависящие от условий нагревания. Особый интерес представляют две
теплоемкости: удельная теплоемкость при постоянном объеме (cv) и удельная
теплоемкость при постоянном давлении (ср).
Для определения cv надо нагревать газ, помещенный в замкнутый сосуд (рис. 394).
Расширением самого сосуда при нагревании можно пренебречь. При определении ср
нужно нагревать газ, помещенный в цилиндр, закрытый поршнем, нагрузка на который
остается неизменной (рис. 395)*). Теплоемкость при постоянном давлении ср больше,
чем теплоемкость при постоянном объеме cv. Действительно, при нагревании газа на 1
К при постоянном объеме подводимая теплота идет только на увеличение внутренней
энергии газа. Для нагревания же на 1 "К той же массы газа при постоянном
давлении нужно сообщить ему теплоту, за счет которой не только увеличится
внутренняя энергия газа, но и будет совершена работа, связанная с расширением газа.
Для получения ср к величине cv надо прибавить еще количество теплоты, эквивалентное
работе, совершаемой при расширении 1 кг газа.
Удельные теплоемкости газов изменяются в широких пределах. Например, для водорода
сp=14,3 кДж/(кг•К), а для аргона сp=523 Дж/(кг•К), т. е. в 27 раз меньше.
1/1