Koja je specifična toplota. Koliki je specifični toplotni kapacitet

Količina energije koju treba dostaviti 1 g tvari da bi se temperatura podigla za 1 °C. Po definiciji, da bi se temperatura 1 g vode podigla za 1 °C, potrebno je 4,18 J. Ekološki enciklopedijski rječnik. ... ... Ekološki rječnik

specifična toplota- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN specifična toplotaSH …

SPECIFIC HEAT- fizički. količina mjerena količinom topline koja je potrebna za zagrijavanje 1 kg tvari za 1 K (vidi). Jedinica specifičnog toplotnog kapaciteta u SI (vidi) po kilogramu kelvina (J kg ∙ K)) ... Velika politehnička enciklopedija

specifična toplota- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. toplotni kapacitet po jedinici mase; maseni toplotni kapacitet; specifični toplotni kapacitet vok. Eigenwarme, f; specifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. maseni toplotni kapacitet, f;… … Fizikos terminų žodynas

Pogledajte toplotni kapacitet... Velika sovjetska enciklopedija

specifična toplota-specifična toplota... Rječnik hemijskih sinonima I

specifični toplotni kapacitet gasa- — Teme Industrija nafte i gasa EN gas specifična toplota… Priručnik tehničkog prevodioca

specifični toplotni kapacitet ulja- — Teme Industrija nafte i plina EN Specifična toplina ulja… Priručnik tehničkog prevodioca

specifični toplotni kapacitet pri konstantnom pritisku- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN specifična toplota pri konstantnom pritiskucpkonstant pritisak specifična toplota … Priručnik tehničkog prevodioca

specifični toplotni kapacitet pri konstantnoj zapremini- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN specifična toplota pri konstantnoj zapremini konstantna zapremina specifična toplotaCv … Priručnik tehničkog prevodioca

Knjige

Fizičke i geološke osnove za proučavanje kretanja vode u dubokim horizontima, Trushkin V.V. Općenito, knjiga je posvećena zakonu autoregulacije temperature vode s tijelom domaćina, koji je autor otkrio 1991. godine. Na početku knjige, pregled stanja znanja o problemu kretanja dubokih ...

Svaki školarac se na časovima fizike susreće s konceptom kao što je "specifični toplinski kapacitet". Ljudi u većini slučajeva zaborave školsku definiciju, a često uopće ne razumiju značenje ovog pojma. Na tehničkim fakultetima većina studenata će se prije ili kasnije susresti sa specifičnom toplinom. Možda, kao dio studija fizike, ili će možda neko imati takvu disciplinu kao što je "inženjering topline" ili "tehnička termodinamika". U tom slučaju, morat ćete zapamtiti školski program. Dakle, ispod je definicija, primjeri, značenja za neke supstance.

Definicija

Specifični toplotni kapacitet je fizička veličina koja karakteriše koliko toplote mora biti dostavljeno jedinici supstance ili oduzeto iz jedinice supstance da bi se njena temperatura promenila za jedan stepen. Važno je poništiti da nije bitno, stepeni Celzijusa, Kelvina i Farenhajta, glavna stvar je promjena temperature po jedinici.

Specifični toplotni kapacitet ima svoju mjernu jedinicu - u međunarodnom sistemu jedinica (SI) - Joule podijeljen umnoškom kilograma i stepena Kelvina, J/(kg K); vansistemska jedinica je omjer kalorije prema proizvodu kilograma i stepena Celzijusa, cal/(kg °C). Ova vrijednost se najčešće označava slovom c ili C, ponekad se koriste indeksi. Na primjer, ako je pritisak konstantan, onda je indeks p, a ako je volumen konstantan, tada je v.

Varijacije definicije

Moguće je nekoliko formulacija definicije fizičke veličine o kojoj se raspravlja. Pored navedenog, prihvatljivom se smatra i definicija koja kaže da je specifični toplinski kapacitet omjer vrijednosti toplinskog kapaciteta tvari i njene mase. U ovom slučaju, potrebno je jasno razumjeti šta je "toplotni kapacitet". Dakle, toplotnim kapacitetom se naziva fizička veličina koja pokazuje koliko toplote se mora doneti telu (supstanci) ili ukloniti da bi se vrednost njegove temperature promenila za jedan. Specifični toplinski kapacitet mase tvari veće od kilograma određuje se na isti način kao i za jednu vrijednost.

Neki primjeri i značenja za razne supstance

Eksperimentalno je utvrđeno da je ta vrijednost različita za različite tvari. Na primjer, specifični toplinski kapacitet vode je 4,187 kJ/(kg K). Najveća vrijednost ove fizičke veličine za vodonik je 14.300 kJ/(kg·K), najmanja vrijednost za zlato je 0.129 kJ/(kg·K). Ako vam je potrebna vrijednost za određenu tvar, onda morate uzeti referentnu knjigu i pronaći odgovarajuće tablice, au njima - vrijednosti koje vas zanimaju. Međutim, moderne tehnologije omogućavaju da se proces pretraživanja povremeno ubrza - dovoljno je na bilo kojem telefonu koji ima opciju da uđe na World Wide Web, upiše pitanje koje vas zanima u traku za pretragu, pokrene pretragu i potražite odgovorite na osnovu rezultata. U većini slučajeva morate kliknuti na prvu vezu. Međutim, ponekad uopće ne morate ići nigdje drugdje - odgovor na pitanje vidljiv je u kratkom opisu informacija.

Najčešće tvari za koje traže toplinski kapacitet, uključujući specifičnu toplinu, su:

vazduh (suh) - 1,005 kJ / (kg K),
aluminijum - 0,930 kJ / (kg K),
bakar - 0,385 kJ / (kg K),
etanol - 2.460 kJ / (kg K),
gvožđe - 0,444 kJ / (kg K),
živa - 0,139 kJ / (kg K),
kiseonik - 0,920 kJ / (kg K),
drvo - 1.700 kJ/(kg K),
pijesak - 0,835 kJ/(kg K).

Instrumenti i pribor koji se koriste u radu:

2. Utezi.

3. Termometar.

4. Kalorimetar.

6. Kalorimetrijsko tijelo.

7. Pločice za domaćinstvo.

Cilj:

Naučiti eksperimentalno odrediti specifični toplinski kapacitet tvari.

I. TEORIJSKI UVOD.

Toplotna provodljivost- prijenos topline sa više zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijane kao rezultat sudara brzih molekula sa sporim, uslijed čega brzi molekuli prenose dio svoje energije na spore.

Promjena unutrašnje energije bilo kojeg tijela direktno je proporcionalna njegovoj masi i promjeni tjelesne temperature.

DU=cmDT(1)
Q=cmDT(2)

Vrijednost c koja karakterizira ovisnost promjene unutrašnje energije tijela tokom zagrijavanja ili hlađenja od vrste tvari i vanjskih uslova naziva se specifični toplotni kapacitet tela.

(4)

Vrijednost C, koja karakterizira ovisnost tijela da apsorbira toplinu kada se zagrije i jednaka je omjeru količine toplote prenesene tijelu i povećanja njegove temperature, naziva se toplotni kapacitet tela.

C = c × m. (pet)
(6)
Q=CDT(7)

Molarni toplotni kapacitet C m , je količina topline potrebna da se temperatura jednog mola tvari podigne za 1 Kelvin

Cm = cM. (8)
C m = (9)

Specifični toplinski kapacitet ovisi o prirodi procesa u kojem se zagrijava.

Jednačina toplotnog bilansa.

Prilikom prenosa toplote, zbir toplote koju daju sva tela, u kojoj se unutrašnja energija smanjuje, jednak je zbiru toplote koju primaju sva tela, u kojima se unutrašnja energija povećava.

SQ izlaz = SQ ulaz (10)

Ako tijela čine zatvoreni sistem i između njih se odvija samo razmjena topline, tada je algebarski zbir primljene i zadane količine topline 0.

SQ izlaz + SQ ulaz = 0.

primjer:

U prenosu toplote učestvuju telo, kalorimetar i tečnost. Tijelo daje toplinu, kalorimetar i tekućina primaju.

Q t \u003d Q k + Q f

Q t \u003d c t m t (T 2 - Q)

Q do = c do m do (Q - T 1)

Q f = c f m f (Q - T 1)

Gdje je Q(tau) ukupna konačna temperatura.

sa t m t (T 2 -Q) \u003d sa do m do (Q- T 1) + sa f m f (Q- T 1)

sa t \u003d ((Q - T 1) * (s do m k + c f m g)) / m t (T 2 - Q)

T \u003d 273 0 + t 0 C

2. NAPREDAK RADA.

SVA VAGANJA TREBA IZVRŠITI SA 0,1 g PRECIZNOSTI.

1. Odrediti vaganjem masu unutrašnje posude, kalorimetar m 1 .

2. Sipati vodu u unutrašnju posudu kalorimetra, izmeriti unutrašnju čašu zajedno sa izlivenom tečnošću m k.

3. Odredite masu izlivene vode m \u003d m do - m 1

4. Postavite unutrašnju posudu kalorimetra u vanjsku posudu i izmjerite početnu temperaturu vode T 1 .

5. Izvadite testno tijelo iz kipuće vode, brzo ga prebacite u kalorimetar, određujući T 2 - početnu temperaturu tijela, jednaka je temperaturi kipuće vode.

6. Dok miješate tečnost u kalorimetru, sačekajte dok temperatura ne prestane da raste: izmerite konačnu (stalnu) temperaturu Q.

7. Uklonite testno tijelo iz kalorimetra, osušite ga filter papirom i izmjerite na vagi kako biste odredili njegovu masu m 3 .

8. Zapišite rezultate svih mjerenja i proračuna u tabelu. Izvršite proračune do druge decimale.

9. Napravite jednačinu toplotnog bilansa i pronađite iz nje specifični toplotni kapacitet supstance With.

10. Na osnovu dobijenih rezultata odrediti supstancu u prijavi.

11. Izračunajte apsolutnu i relativnu grešku dobijenog rezultata u odnosu na tabelarni rezultat koristeći formule:

;

12. Zaključak o obavljenom poslu.

TABELA REZULTATA MJERENJA I PRORAČUNA

Šta mislite da se brže zagreva na šporetu: litar vode u šerpi ili sam lonac od 1 kilograma? Masa tijela je ista, može se pretpostaviti da će se zagrijavanje odvijati istom brzinom.

Ali nije ga bilo! Možete napraviti eksperiment - stavite praznu šerpu na vatru na nekoliko sekundi, samo je nemojte zapaliti i zapamtite do koje temperature se zagrijao. A zatim u šerpu sipajte vodu iste težine kao i tava. U teoriji, voda bi se trebala zagrijati na istu temperaturu kao prazna šerpa za duplo brže vrijeme, jer se u ovom slučaju zagrijavaju obje – i voda i tiganj.

Međutim, čak i ako čekate tri puta duže, vodite računa da voda bude još manje zagrijana. Vodi je potrebno skoro deset puta duže da se zagrije na istu temperaturu kao lonac iste težine. Zašto se ovo dešava? Šta sprečava zagrevanje vode? Zašto bismo trošili dodatni plin za zagrijavanje vode prilikom kuhanja? Zato što postoji fizička veličina koja se zove specifični toplotni kapacitet supstance.

Specifični toplotni kapacitet supstance

Ova vrijednost pokazuje koliko topline treba prenijeti tijelo mase jednog kilograma da bi se njegova temperatura povećala za jedan stepen Celzijusa. Mjeri se u J / (kg * ˚S). Ova vrijednost ne postoji iz hira, već zbog razlike u svojstvima različitih supstanci.

Specifična toplota vode je oko deset puta veća od specifične toplote gvožđa, tako da će se lonac zagrejati deset puta brže od vode u njemu. Zanimljivo je da je specifični toplotni kapacitet leda upola manji od vode. Stoga će se led zagrijati dvostruko brže od vode. Topljenje leda je lakše nego zagrevanje vode. Koliko god čudno zvučalo, to je činjenica.

Proračun količine topline

Specifični toplotni kapacitet je označen slovom c i koristi se u formuli za izračunavanje količine topline:

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

gdje je Q količina toplote,
c - specifični toplotni kapacitet,
m - tjelesna težina,
t2 i t1 su konačna i početna temperatura tijela.

Formula specifične toplote: c = Q / m*(t2 - t1)

Također možete izraziti iz ove formule:

m = Q / c*(t2-t1) - tjelesna težina
t1 = t2 - (Q / c*m) - početna tjelesna temperatura
t2 = t1 + (Q / c*m) - konačna tjelesna temperatura
Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - temperaturna razlika (delta t)

Šta je sa specifičnim toplotnim kapacitetom gasova? Ovdje je sve zbunjujuće. Sa čvrstim i tečnim materijama situacija je mnogo jednostavnija. Njihov specifični toplotni kapacitet je konstantna, poznata, lako izračunata vrednost. Što se tiče specifičnog toplotnog kapaciteta gasova, ova vrednost je veoma različita u različitim situacijama. Uzmimo zrak kao primjer. Specifični toplotni kapacitet vazduha zavisi od sastava, vlažnosti i atmosferskog pritiska.

Istovremeno, s povećanjem temperature, plin se povećava u volumenu, a moramo uvesti još jednu vrijednost - konstantan ili promjenjiv volumen, što će također utjecati na toplinski kapacitet. Stoga se pri izračunavanju količine topline za zrak i druge plinove koriste posebni grafikoni vrijednosti specifičnog toplinskog kapaciteta plinova ovisno o različitim faktorima i uvjetima.

Voda je jedna od najneverovatnijih supstanci. Unatoč širokoj rasprostranjenosti i širokoj upotrebi, prava je misterija prirode. Budući da je jedna od jedinjenja kiseonika, čini se da voda treba da ima veoma niske karakteristike kao što su smrzavanje, toplota isparavanja, itd. Ali to se ne dešava. Toplotni kapacitet same vode, uprkos svemu, izuzetno je visok.

Voda je u stanju apsorbirati ogromnu količinu topline, a sama se praktički ne zagrijava - to je njena fizička karakteristika. voda je oko pet puta veća od toplotnog kapaciteta peska i deset puta veća od gvožđa. Stoga je voda prirodno rashladno sredstvo. Njegova sposobnost da akumulira veliku količinu energije omogućava izglađivanje temperaturnih fluktuacija na površini Zemlje i reguliranje toplinskog režima unutar cijele planete, a to se dešava bez obzira na doba godine.

Ovo jedinstveno svojstvo vode omogućava da se koristi kao rashladno sredstvo u industriji i kod kuće. Osim toga, voda je široko dostupna i relativno jeftina sirovina.

Šta se podrazumeva pod toplotnim kapacitetom? Kao što je poznato iz kursa termodinamike, prenos toplote se uvek dešava sa toplog na hladno telo. U ovom slučaju govorimo o prijelazu određene količine topline, a temperatura oba tijela, kao karakteristika njihovog stanja, pokazuje smjer te izmjene. U procesu metalnog tijela s vodom jednake mase na istim početnim temperaturama, metal mijenja svoju temperaturu nekoliko puta više od vode.

Ako kao postulat uzmemo glavnu tvrdnju termodinamike - iz dva tijela (izolovana od drugih), prilikom razmjene topline, jedno odaje, a drugo prima jednaku količinu topline, onda postaje jasno da metal i voda imaju potpuno različitu toplinu kapaciteti.

Dakle, toplotni kapacitet vode (kao i bilo koje supstance) je pokazatelj koji karakteriše sposobnost date supstance da da (ili primi) nešto tokom hlađenja (zagrevanja) po jediničnoj temperaturi.

Specifični toplinski kapacitet tvari je količina topline potrebna za zagrijavanje jedinice ove tvari (1 kilogram) za 1 stepen.

Količina topline koju tijelo oslobađa ili apsorbira jednaka je proizvodu specifičnog toplinskog kapaciteta, mase i temperaturne razlike. Mjeri se u kalorijama. Jedna kalorija je tačno ona količina toplote koja je dovoljna da se 1 g vode zagreje za 1 stepen. Poređenja radi: specifični toplotni kapacitet vazduha je 0,24 cal/g ∙°C, aluminijuma 0,22, gvožđa 0,11, a žive 0,03.

Toplotni kapacitet vode nije konstantan. Sa povećanjem temperature od 0 do 40 stepeni, ona se blago smanjuje (sa 1,0074 na 0,9980), dok se za sve ostale supstance ova karakteristika povećava tokom zagrijavanja. Osim toga, može se smanjiti s povećanjem pritiska (na dubini).

Kao što znate, voda ima tri agregatna stanja - tečno, čvrsto (led) i gasovito (para). U isto vrijeme, specifični toplinski kapacitet leda je otprilike 2 puta manji od kapaciteta vode. To je glavna razlika između vode i drugih tvari čiji se specifični toplinski kapacitet u čvrstom i rastopljenom stanju ne mijenja. Šta je tu tajna?

Činjenica je da led ima kristalnu strukturu, koja se ne ruši odmah kada se zagrije. Voda sadrži male čestice leda koje se sastoje od nekoliko molekula i nazivaju se saradnicima. Kada se voda zagrije, dio se troši na uništavanje vodikovih veza u tim formacijama. To objašnjava neobično visok toplinski kapacitet vode. Veze između njegovih molekula potpuno su uništene tek kada voda pređe u paru.

Specifični toplotni kapacitet na temperaturi od 100°C gotovo se ne razlikuje od onog kod leda na 0°C, što još jednom potvrđuje ispravnost ovog objašnjenja. Toplotni kapacitet pare, poput toplotnog kapaciteta leda, sada je mnogo bolje shvaćen od kapaciteta vode, o čemu naučnici još nisu došli do konsenzusa.