Solishtirma issiqlik sig'imi haqida

Jismning issiqlik sig‘imi deb, shu jism haroratini bir darajaga ko‘tarish uchun unga berish lozim bo‘lgan issiqlik miqdoriga aytiladi. Jism bir darajaga soviganda u shuncha miqdordagi issiqlikni beradi. Issiqlik sig‘imi jism massasiga proporsional. Jism massa birligining issiqlik sig‘imi solishtirma issiqlik sig‘imi, solishtirma issiqlik sig‘imining atom yoki, molekula massasiga ko‘paytmasi mos ravishda atom yoki, molekulyar issiqlik sig‘imi deyiladi.

Turli moddalarning issiqlik sig‘imlari bir-birida katta farq qiladi. Masalan suvning 20 °C dagi issiqlik sig‘imi - 4200, qayin daraxtiniki 1700, havoniki 1010 J/(kg·K) ni tashkil qiladi. Metallarda u kichikdir: alyumiyniyniki 880, temirniki 460, misniki 385, qo‘rg‘oshinniki 130 J/(kg·K). Solishtirma issiqlik sig‘imi harorat ortishi bilan sekin o‘sadi (90 °C da suvning issiqlik sig‘imi 4220 J/(kg·K) ni tashkil qiladi) va fazaviy o‘tishlarda keskin o‘zgaradi: 0 °C dagi muzning issiqlik sig‘imi, shu haroratdagi suvnikidan 2 marta kichik; 100 °C dagi suv bug‘ining issiqlik sig‘imi 1500 J/(kg·K) ga yaqin.



Issiqlik sig‘imi jism haroratining o‘zgarishi qanday sharoitda yuz berayotganiga bog‘liq bo‘ladi. Agar jism o‘lchamlari o‘zgarmayotgan bo‘lsa, barcha issiqlik ichki energiyaning o‘zgarishiga sarflanadi. Bunda o‘zgarmas hajmdagi issiqlik sig‘imi Cv haqida gap boradi. o‘zgarmas tashqi bosimda issiqlik kengayishi tufayli tashqi kuchlarga qarshi ham mexanik ish bajariladi hamda u yoki bu haroratgacha qizdirish uchun ko‘proq issiqlik kerar bo‘ladi. Shuning uchun ham o‘zgarmas bosimdagi issiqlik sig‘imi Cp hammavaqt Cv dan katta bo‘ladi. Ideal gazlar uchun Cp-Cv=R, bunda R - gaz doimiysi bo‘lib, u 8,32 J/(mol·K) ga teng.

Odatda Cp o‘lchanadi. Issiqlik sig‘imini o‘lchashning mumtoz usuli quyidagicha: issiqlik sig‘imi (Cx) o‘lchanmoqchi bo‘lgan jism muayyan tx haroratgacha qizdiriladi va uni issiqlik sig‘imi avvaldan aniq ma'lum bo‘lgan biror suyuqlik (masalan suv) bilan to‘ldirilgan t0 boshlang‘ich haroratli kalorimetrga tushiriladi (Ck va Cc - kalorimetr suyuqliklarining issiqlik sig‘imlari). Issiqlik muvozanati o‘rnatilgach, kalorimetrdagi (t) haroratni o‘lchab, jism issiqlik sig‘imini quyidagi formuladan hisoblash mumkin:

Cx=(t-t0)(Ccmc+Ckmk)/mx(tx-t), bunda mx, mc va mk - mos ravishda, jism, suyuqlik va kalorimetr massalaridir.

Gazlarning issiqlik sig‘imi nazariyasi juda rivojlangan. Odatdagi haroratlarda isitish asosan gaz molekulalarining ilgarilanma va aylanma harakat energiyalarining o‘zgarishlariga olib keladi. Bir atomli gazlarning molyar issiqlik sig‘imi Cv uchun nazariya 3R/2, ikki atomli va ko‘p atomli gazlar uchun esa, 5R/2 va 3R ni beradi. Juda past haroratlarda issiqlik sig‘imi kvant effektlar tufayli bir oz kichik bo‘ladi. Yuqori haroratlarda tebranma energiya qo‘shiladi va ko‘p atomli gazlarning issiqlik sig‘imi harorat ko‘tarilishi bilan o‘sib boradi.

mumtoz nazariyaga ko‘ra, kristallarning atom issiqlik sig‘imi 3R ga teng bo‘lib, u Dyulong va Pti empirik qonuniga (1819-yilda farang olimlari P. Dyulong va A. Pti tomonidan o‘rganilgan) mos keladi. Issiqlik sig‘imining kvant nazariyasi yuqori haroratlarda shunday xulosalarga olib kelsa-da, u harorat pasayganda issiqlik sig‘imining kamayishini ham ko‘rsatib berdi. Mutlaq nol yaqinida barcha jismlarning issiqlik sig‘imi nolga intiladi (termodinamikaning uchinchi qonuni).