Специфичният топлинен капацитет на дадено вещество е мерна единица. Специфичен топлинен капацитет: за какво е и какво е значението му

В днешния урок ще въведем такова физическо понятие като специфичния топлинен капацитет на дадено вещество. Научаваме, че зависи от химичните свойства на веществото, а стойността му, която можете да намерите в таблиците, е различна за различните вещества. След това ще разберем мерните единици и формулата за намиране на специфичния топлинен капацитет, а също така ще научим как да анализираме топлинните свойства на веществата по стойността на техния специфичен топлинен капацитет.

Калориметър(от лат. калории- топло и метор- мярка) - устройство за измерване на количеството топлина, отделена или погълната във всеки физически, химичен или биологичен процес. Терминът "калориметър" е предложен от А. Лавоазие и П. Лаплас.

Калориметърът се състои от капак, вътрешно и външно стъкло. Много важно при конструкцията на калориметъра е наличието на въздушен слой между по-малкия и по-големия съд, който поради ниската топлопроводимост осигурява лош топлообмен между съдържанието и външната среда. Този дизайн позволява да се разглежда калориметърът като вид термос и практически да се отърве от влиянието на външната среда върху хода на процесите на пренос на топлина вътре в калориметъра.

Калориметърът е предназначен за по-точни измервания на специфични топлинни мощности и други топлинни параметри на тела от посочените в таблицата.

Коментирайте.Важно е да се отбележи, че такова понятие като количеството топлина, което използваме много често, не трябва да се бърка с вътрешната енергия на тялото. Количеството топлина определя именно изменението на вътрешната енергия, а не нейната специфична стойност.

Имайте предвид, че специфичният топлинен капацитет на различните вещества е различен, което се вижда от таблицата (фиг. 3). Например златото има специфичен топлинен капацитет. Както вече посочихме по-рано, физическият смисъл на този специфичен топлинен капацитет означава, че за да се нагрее 1 kg злато с 1 °C, трябва да му се доставят 130 J топлина (фиг. 5).

Ориз. 5. Специфичен топлинен капацитет на златото

В следващия урок ще обсъдим как да изчислим количеството топлина.

списъклитература

Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ед. Орлова V.A., Roizena I.I. Физика 8. - М.: Мнемозина.
Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

Интернет портал "vactekh-holod.ru" ()

Домашна работа

Всеки ученик се сблъсква в уроците по физика с такова понятие като "специфичен топлинен капацитет". В повечето случаи хората забравят училищната дефиниция и често изобщо не разбират значението на този термин. В техническите университети повечето студенти рано или късно ще се сблъскат със специфична топлина. Може би като част от изучаването на физика или може би някой ще има такава дисциплина като "топлотехника" или "техническа термодинамика". В този случай ще трябва да запомните училищната програма. И така, по-долу е определението, примерите, значенията за някои вещества.

Определение

Специфичният топлинен капацитет е физична величина, която характеризира колко топлина трябва да се подаде към единица вещество или да се отнеме от единица вещество, за да се промени температурата му с един градус. Важно е да отмените, че няма значение, градуси по Целзий, Келвин и Фаренхайт, основното е промяната на температурата на единица.

Специфичният топлинен капацитет има своя собствена мерна единица - в международната система от единици (SI) - Джаул, разделен на произведението на килограм и градус Келвин, J / (kg K); извънсистемната единица е отношението на калория към произведението на килограм и градус по Целзий, cal/(kg °C). Тази стойност най-често се обозначава с буквата c или C, понякога се използват индекси. Например, ако налягането е постоянно, тогава индексът е p, а ако обемът е постоянен, тогава v.

Варианти на дефиниция

Възможни са няколко формулировки на дефиницията на разглежданата физична величина. В допълнение към горното се счита за приемливо определение, което гласи, че специфичният топлинен капацитет е съотношението на стойността на топлинния капацитет на веществото към неговата маса. В този случай е необходимо ясно да се разбере какво е "топлинен капацитет". И така, топлинният капацитет се нарича физична величина, която показва колко топлина трябва да се предаде на тялото (вещество) или да се отнеме, за да се промени стойността на неговата температура с единица. Специфичният топлинен капацитет на маса на вещество, по-голяма от килограм, се определя по същия начин, както за единична стойност.

Някои примери и значения за различни вещества

Експериментално е установено, че тази стойност е различна за различните вещества. Например, специфичният топлинен капацитет на водата е 4,187 kJ/(kg K). Най-голямата стойност на това физическо количество за водорода е 14,300 kJ/(kg·K), най-малката стойност за златото е 0,129 kJ/(kg·K). Ако имате нужда от стойност за конкретно вещество, тогава трябва да вземете справочник и да намерите съответните таблици, а в тях - стойностите, които ви интересуват. Съвременните технологии обаче позволяват да се ускори процесът на търсене в пъти - достатъчно е на всеки телефон, който има възможност да влезе в световната мрежа, да въведете въпроса, който ви интересува в лентата за търсене, да стартирате търсенето и да потърсите отговор въз основа на резултатите. В повечето случаи трябва да кликнете върху първата връзка. Понякога обаче изобщо не е необходимо да ходите никъде другаде - отговорът на въпроса се вижда в кратко описание на информацията.

Най-често срещаните вещества, за които се търси топлинен капацитет, включително специфична топлина, са:

въздух (сух) - 1,005 kJ / (kg K),
алуминий - 0,930 kJ / (kg K),
мед - 0,385 kJ / (kg K),
етанол - 2,460 kJ / (kg K),
желязо - 0,444 kJ / (kg K),
живак - 0,139 kJ / (kg K),
кислород - 0,920 kJ / (kg K),
дърво - 1700 kJ/(kg K),
пясък - 0,835 kJ/(kg K).

Количеството енергия, което трябва да се достави на 1 g вещество, за да се повиши температурата му с 1 ° C. По дефиниция, за да се повиши температурата на 1 g вода с 1 ° C, са необходими 4,18 J. Екологичен енциклопедичен речник. ... ... Екологичен речник

специфична топлина- - [A.S. Goldberg. Английско-руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлинаSH …

СПЕЦИФИЧНА ТОПЛИНА- физически. количество, измерено чрез количеството топлина, необходимо за нагряване на 1 kg вещество с 1 K (виж). Единицата за специфичен топлинен капацитет в SI (виж) на килограм келвин (J kg ∙ K)) ... Голяма политехническа енциклопедия

специфична топлина- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. топлинен капацитет на единица маса; маса топлинна мощност; специфичен топлинен капацитет vok. Eigenwarme, f; specifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, е рус. масов топлинен капацитет, f;… … Fizikos terminų žodynas

Вижте топлинния капацитет... Велика съветска енциклопедия

специфична топлина- специфична топлина... Речник на химичните синоними I

специфичен топлинен капацитет на газа- — Теми нефтена и газова промишленост EN газ специфична топлина … Наръчник за технически преводач

специфичен топлинен капацитет на маслото- — Теми нефтена и газова промишленост EN петрол специфична топлина … Наръчник за технически преводач

специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане- - [A.S. Goldberg. Английско-руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлина при постоянно наляганеcpпостоянно налягане специфична топлина … Наръчник за технически преводач

специфичен топлинен капацитет при постоянен обем- - [A.S. Goldberg. Английско-руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлина при постоянен обем постоянен обем специфична топлинаCv … Наръчник за технически преводач

Книги

Физически и геоложки основи за изучаване на движението на водата в дълбоки хоризонти, Трушкин В. В. Като цяло книгата е посветена на закона за авторегулация на температурата на водата с тяло-домакин, открит от автора през 1991 г. В началото на книгата, преглед на нивото на познаване на проблема за движението на дълбоки ...

Какво мислите, че се загрява по-бързо на котлона: литър вода в тенджера или самата тенджера с тегло 1 килограм? Масата на телата е еднаква, може да се приеме, че нагряването ще се извършва с еднаква скорост.

Но го нямаше! Можете да направите експеримент - сложете празна тенджера на огъня за няколко секунди, само не я изгаряйте и запомнете до каква температура се е загряла. След това налейте вода в тигана с точно същото тегло като теглото на тигана. На теория водата трябва да се загрее до същата температура като празен тиган за два пъти по-кратко време, тъй като в този случай и двете се загряват - и водата, и тигана.

Въпреки това, дори и да чакате три пъти повече, уверете се, че водата все още е по-слабо загрята. Отнема почти десет пъти повече време, за да се нагрее водата до същата температура като тенджера със същото тегло. Защо се случва това? Какво спира водата да се нагрява? Защо трябва да хабим допълнителен газ за загряване на вода, когато готвим? Защото има физична величина, наречена специфичен топлинен капацитет на дадено вещество.

Специфичен топлинен капацитет на веществото

Тази стойност показва колко топлина трябва да се предаде на тяло с маса един килограм, за да може температурата му да се повиши с един градус по Целзий. Измерва се в J / (kg * ˚С). Тази стойност съществува не по прищявка, а поради разликата в свойствата на различните вещества.

Специфичната топлина на водата е около десет пъти по-голяма от специфичната топлина на желязото, така че съдът ще се нагрее десет пъти по-бързо от водата в него. Любопитно е, че специфичният топлинен капацитет на леда е наполовина по-малък от този на водата. Следователно ледът ще се нагрява два пъти по-бързо от водата. Топенето на лед е по-лесно от загряването на вода. Колкото и странно да звучи, това е факт.

Изчисляване на количеството топлина

Специфичният топлинен капацитет се обозначава с буквата ° Си използвани във формулата за изчисляване на количеството топлина:

Q = c*m*(t2 - t1),

където Q е количеството топлина,
c - специфичен топлинен капацитет,
m - телесно тегло,
t2 и t1 са съответно крайната и началната температура на тялото.

Формула за специфична топлина: c = Q / m*(t2 - t1)

Можете също да изразите от тази формула:

m = Q / c*(t2-t1) - телесно тегло
t1 = t2 - (Q / c*m) - начална телесна температура
t2 = t1 + (Q / c*m) - крайна телесна температура
Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - температурна разлика (делта t)

Какво ще кажете за специфичния топлинен капацитет на газовете?Тук всичко е по-объркващо. При твърдите и течните вещества ситуацията е много по-проста. Техният специфичен топлинен капацитет е постоянна, известна, лесно изчислима стойност. Що се отнася до специфичния топлинен капацитет на газовете, тази стойност е много различна в различните ситуации. Да вземем за пример въздуха. Специфичният топлинен капацитет на въздуха зависи от състава, влажността и атмосферното налягане.

В същото време с повишаване на температурата газът се увеличава по обем и трябва да въведем още една стойност - постоянен или променлив обем, който също ще повлияе на топлинния капацитет. Следователно при изчисляване на количеството топлина за въздух и други газове се използват специални графики на стойностите на специфичния топлинен капацитет на газовете в зависимост от различни фактори и условия.