1.3.3 Средняя(кажущаяся) молярная масса смеси

Для того, чтобы удобно было определять параметры смеси, вводят условную величину - среднюю (кажущуюся) молярную массу смеси. Она равняется отношению массы всей смеси (m) к общему количеству молей всех компонент смеси (_см):

. (7)

Последнее соотношение можно расписать, используя массовый или объемный состав:

, или .

Массовые и объемные доли связаны между собой соотношением:

.

1.3.4 Уравнение состояния смеси идеальных газов

Беря за основу соотношения (6), можно, используя определение молярной массы смеси (7), реализовать еще одну форму записи уравнения состояния газовой смеси:

.

Из последнего уравнения видно, что смесь идеальных газов ведет себя, как однокомпонентный газ, молярная масса которого совпадает с кажущейся молярной массой смеси.

Плотность и удельный объем смеси определяются обычным способом:

.

1.4 Теплоемкость

Во многих случаях (например, пожарах) существенным становится связь изменения температуры тела с теплом, которое получает тело. Основная физическая величина, которая отображает эта связь, - теплоемкость.

1.4.1 Определение понятия теплоемкости

1.4.1.1 Теплоемкость тела

Тепло, подводимое к телу в любом процессе, вызывает изменение состояния тела и в общем случае сопровождается изменением температуры. Отношение количества тепла Q_x, которое получает тело в ходе бесконечно малого изменения его состояния в равновесном процессе, к соответствующему изменению температуры dТ, называется теплоемкостью тела в данном (x) процессе:

, Дж/К. (8)

Величина C_x зависит не только от температуры, но и от вида процесса подвода тепла. Например, процесс может проходить при постоянном объеме или давлении. Одна и та же система, в зависимости от характера процесса, может иметь теплоемкость в пределах от - к +. Индекс “х”, который отмечает эту зависимость, мы в дальнейшем, как правило, выписывать не будем.

Общее количество тепла, которое передается телу в данном процессе, определяется соотношением

,

где интеграл рассчитывается от начального состояния 1 к конечному состоянию 2.

1.4.1.2 Массовая, объемная и молярная теплоемкость

Теплоемкость тела зависит от его размеров, в связи с чем для описания свойств веществ более удобной характеристикой является удельная теплоемкость. В зависимости от избранного способа задания количества вещества, выделяют три вида удельной теплоемкости: массовую, объемную и молярную.

Теплоемкость, отнесенная к единице массы тела, называют удельной массовой теплоемкостью и обозначают:

, Дж/(кг K), (9)

где δQ - количество тепла, которое получает тело в ходе бесконечно малого изменения состояния в равновесном процессе, Дж;

dТ - соответствующее изменение температуры тела, К;

m - масса тела, кг.

Теплоемкость, отнесенная к единице объема тела, называют удельной объемной теплоемкостью и обозначают c':

, Дж/(м³ K), (10)

где Q – количество тепла, которое получает тело в ходе бесконечно малого изменения состояния в равновесном процессе, Дж;

dТ - соответствующее изменение температуры тела, К;

V - объем тела, м³.

Теплоемкость, отнесенная к одному молю вещества тела, называют удельной молярной теплоемкостью и обозначают c_:

, Дж/(моль K), (11)

где Q – количество тепла, которое получает тело в ходе бесконечно малого изменения состояния в равновесном процессе, Дж;

dТ - соответствующее изменение температуры тела, К;

 - количество молей вещества в теле, моль.

Используя определения (9)-(11) и соотношение ν = m/µ и ρ = m/V, легко получить взаимосвязь между различными удельными теплоемкостями:

,

где ρ - плотность вещества тела; µ - ее молярная масса.

Следует помнить, что в технической литературе часто не оговаривают, какая теплоемкость используется в расчетах. В таких случаях этот вопрос можно выяснить, опираясь на размерность величин.