Nhiệt độ của chất khí rất khó định nghĩa rõ ràng. Nhiệt độ là ký hiệu của động năng trung bình của chuyển động phân tử của một vật thể và là biểu hiện tập thể của chuyển động nhiệt của một lượng lớn phân tử. Các phân tử chuyển động càng nhanh, nhiệt độ càng cao. Ở độ không tuyệt đối, chuyển động dừng lại hoàn toàn. Nhiệt độ Kelvin (K) dựa trên hiện tượng này, nhưng sử dụng cùng đơn vị thang đo với độ C:
T = t + 273,2
T = nhiệt độ tuyệt đối (K)
t = nhiệt độ độ C (°C)
Đối với độ C, 0° là điểm đóng băng của nước; trong khi đối với Kelvin, 0° là độ không tuyệt đối.
3. Nhiệt dung
Nhiệt là một dạng năng lượng, biểu hiện dưới dạng động năng của các phân tử vật chất không có trật tự. Nhiệt dung của một vật thể là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ lên một đơn vị (1K), cũng được biểu thị bằng J/K. Nhiệt dung riêng của một chất được sử dụng rộng rãi, tức là nhiệt lượng cần thiết để một đơn vị khối lượng chất (1kg) thay đổi nhiệt độ một đơn vị (1K). Đơn vị của nhiệt dung riêng là J/(kgxK). Tương tự, đơn vị của nhiệt dung mol là J/(molxK).
cp = nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi
cV = nhiệt dung riêng ở thể tích không đổi
Cp = nhiệt dung riêng mol ở áp suất không đổi
CV = nhiệt dung riêng mol ở thể tích không đổi
Nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi luôn lớn hơn nhiệt dung riêng ở thể tích không đổi. Nhiệt dung riêng của một chất không phải là hằng số. Nói chung, nó tăng khi nhiệt độ tăng. Để thuận tiện, có thể sử dụng giá trị trung bình của nhiệt dung riêng. cp≈cV≈c đối với chất lỏng và chất rắn. Nhiệt lượng cần thiết từ nhiệt độ t1 đến t2 là: P=m*c*(T2 –T1)
P = công suất nhiệt (W)
m=lưu lượng khối (kg/s)
c=nhiệt dung riêng (J/kgxK)
T=nhiệt độ (K)
Lý do cp lớn hơn cV là do sự giãn nở của khí dưới áp suất không đổi. Tỷ lệ giữa cp và cV được gọi là chỉ số đẳng entropy hoặc chỉ số đoạn nhiệt, K, và là một hàm số của số lượng nguyên tử trong các phân tử của một chất.
4. Công
Công cơ học có thể được định nghĩa là tích của lực tác dụng lên một vật và quãng đường di chuyển theo hướng của lực. Giống như nhiệt, công là một loại năng lượng có thể được truyền từ vật này sang vật khác. Sự khác biệt là lực thay thế nhiệt độ. Điều này được minh họa bằng việc khí trong xi lanh bị nén bởi một pít tông chuyển động, tức là lực đẩy pít tông tạo ra sự nén. Do đó, năng lượng được truyền từ pít tông sang khí. Sự truyền năng lượng này là công nhiệt động học. Kết quả của công có thể được biểu thị bằng nhiều dạng, chẳng hạn như sự thay đổi thế năng, sự thay đổi động năng hoặc sự thay đổi nhiệt năng. Công cơ học liên quan đến sự thay đổi thể tích của hỗn hợp khí là một trong những quá trình quan trọng nhất trong nhiệt động lực học kỹ thuật.
Đơn vị quốc tế của công là Joule: 1J = 1Nm = 1Ws.