§ 207. Теплоемкость тела

Количество теплоты, которое нужно сообщить какому-либо телу, чтобы повысить его температуру на 1 К, называется теплоемкостью этого тела. При остывании на 1 К тело отдает такое же количество теплоты. Для нагревания тела не на 1 К, а, например, на 10 К нужно сообщить телу в 10 раз большее количество теплоты; при остывании его на 10 К тело отдает это же количество теплоты. На основании сказанного в предыдущем параграфе теплоемкость тела пропорциональна массе тела и зависит от вещества, из которого оно состоит. Согласно определению теплоемкость должна выражаться в джоулях на кельвин (Дж/К).

Нагревая тело путем теплопередачи, мы увеличиваем его внутреннюю энергию. Кроме того, вследствие расширения при нагревании совершается работа против сил, препятствующих расширению. Силы эти — силы внешнего давления и силы молекулярного притяжения, весьма значительны для твердых тел и жидкостей и ничтожны для газов. На совершение работы при расширении требуется дополнительная энергия, т. е. необходима дополнительная передача теплоты.

В случае твердых тел расширение всегда ничтожно мало (табл. 3); следовательно, эта дополнительная энергия очень мала и ею можно пренебречь. Для газов, заключенных в твердую оболочку, расширение отсутствует и дополнительная энергия равна нулю. В этих случаях можно сказать, что теплоемкость тела равна приращению его внутренней энергии при повышении температуры на 1 К. В случае жидкостей или газов, нагреваемых в таких условиях, что они могут свободно расширяться (например, в сосуде с подвижным поршнем), работой, совершаемой при расширении, пренебречь нельзя.

При этом в случае газов силами, препятствующими расширению, являются главным образом силы внешнего давления: хотя они невелики, но благодаря значительному расширению газов совершаемая работа заметна; в случае жидкостей расширение невелико (хотя обычно все же в сотни раз больше расширения твердых тел), но зато препятствующие расширению силы молекулярного притяжения, ничтожные для газов, весьма велики для жидкостей; поэтому работа при расширении оказывается значительной. Вопрос о теплоемкости газов, нагреваемых в условиях, когда объем их увеличивается, будет подробнее рассмотрен в §245.