Теплоемкость

Мы уже заметили, что в калориях и градусах измеряется энергия. Отсюда можно прийти к выводу, Что теплоемкость - величина безразмерная, т. е. величина, не зависящая от того, какая единица измерения выбрана для энергии: джоуль, калория или еще что-нибудь. То, что теплоемкость измеряется в единицах Дж/К или кал/К, - дань привычке, не позволяющая нам отказаться от измерения температуры в градусах (в кельвинах).

Что же измеряет теплоемкость? Ведь для каждого вещества она имеет свое значение, да еще значение по постоянное, а зависящее от температуры.

Повторим то, что мы уже знаем.

Теплоемкость одноатомного идеального газа имеет простой смысл. На каждую степень свободы приходится энергия, равная 1/2kТ. Если мы будем относить теплоемкость не к молю, а к одному атому, то она будет равна 3/2k (в Дж/К) и будет показывать число степеней свободы атома, т. е. число измерений нашего трехмерного пространства^*.

^* (В системе единиц, в которой рV=θ, теплоемкость одноатомного газа была бы равна 3/2, т. е. была бы равна половине числа степеней свободы атома. Такой смысл оказался "запрятан" в тепловых свойствах газа.)

Если же дело касается теплоемкости более сложных газов или теплоемкости жидкостей и кристаллов, то в идеальном случае теплоемкость определяла бы число степеней свободы так, что каждое колебание считалось бы за две степени свободы. На самом деле положение более запутанное. В металлах, например, электроны, создающие электрический ток, почти не участвуют в тепловом движении. Их степени свободы как бы "замерзли". Поэтому теплоемкость твердого тела можно вычислить, совсем забыв про электроны и учитывая только колебания тяжелых ядер. Понять это странное явление удалось лишь тогда, когда была создана квантовая механика.