В табл. 1: mi – молекулярная масса i-го компонента; 8314 Дж/(кмоль×К) – значение универсальной газовой постоянной; Ri – газовая постоянная i-го компонента.
Для вычисления количества теплоты, полученного или отданного газом в процессе его энергетического взаимодействия с окружающей средой, введено понятие теплоемкости. Под удельной теплоемкостью понимают количество теплоты, которое необходимо сообщить телу, чтобы повысить температуру какой-либо его количественной единицы на 1 0С (К). В зависимости от выбранной количественной единицы, различают теплоемкости:
мольную mс, кДж/(кмоль×К);
массовую с, кДж/(кг×К);
объемную с/, кДж/(м3×К).
Эти теплоемкости связаны между собой следующими соотношениями:
с = mс/m ; с/ = mс/22,4 ; с/ = с×rн ,
где rн – плотность газа при нормальных условиях.
1 м3 газа имеет различную массу в зависимости от давления и температуры. В связи с этим объемную теплоемкость всегда относят к массе газа, заключенной в 1 м3 при нормальных условиях (ρн = 101325 Па, Тн = 273 К). При этом объем 1 кмоля различных газов равен 22,4 м3/кмоль, а универсальная газовая постоянная mR = 8314 Дж/(кмоль×К). В зависимости от способа подвода теплоты к газу (р = const или V = const), различают изобарную ср и изохорную сv теплоемкости. Отношение этих величин носит название показателя адиабаты
k = mcp/mcv = cp/cv.
Теплоемкости ср и сv связаны также соотношением Майера
mсp - mcv = mR = 8,314, кДж/(кмоль×К).
Теплоемкость газов меняется с изменением температуры, причем эта зависимость имеет криволинейный характер. Значения истинных и средних теплоемкостей в интервале от 00 до t берутся непосредственно из таблиц, причем в необходимых случаях производится интерполяция. Количество теплоты, которое необходимо затратить в процессе нагревания 1 кг газа в интервале температур от t1 до t2 , можно найти по формуле:
где cm1 и cm2 – соответственно средние теплоемкости в пределах 00 – t1 и 00 – t2 .
Если в процессе участвуют М (кг) или Vн (м3) газа, то: