§ 245. Удельные теплоемкости газов

Предположим, что мы имеем 1 кг газа. Какое количество теплоты надо сообщить газу для того, чтобы температура его увеличилась на , 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  и удельная теплоемкость при постоянном давлении .

Для определения  надо нагревать газ, помещенный в замкнутый сосуд (рис. 394). Расширением самого сосуда при нагревании можно пренебречь. При определении  нужно нагревать газ, помещенный в цилиндр, закрытый поршнем, нагрузка на который остается неизменной (рис. 395).

Рис. 394. Нагревание газа при постоянном объеме

Рис. 395. Нагревание газа при постоянном давлении

Темплоемкость при постоянном давлении  больше, чем теплоемкость при постоянном объеме . Действительно, при нагревании газа на  при постоянном объеме подводимая теплота идет только на увеличение внутренней энергии газа. Для нагревания же на  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  к величине , надо прибавить еще количество теплоты, эквивалентное работе, совершаемой при расширении  газа.

Удельные теплоемкости газов изменяются в широких пределах. Например, для водорода , а для аргона , т. е. в 27 раз меньше.