Toplinski kapacitet plina. Toplinski kapacitet tijela ST je omjer količine topline Q koja je priopćena tijelu i promjene temperature ∆T

Toplinski kapacitet tijelo (obično označeno latinično pismo C) - fizikalna veličina određena omjerom beskonačno male količine topline δ Q koje tijelo prima na odgovarajući prirast svoje temperature δ T :

$C = (\delta Q \preko \delta T).$

Jedinica toplinskog kapaciteta u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) je J / .

Određena toplina

Specifični toplinski kapacitet je toplinski kapacitet po jedinici količine tvari. Količina tvari može se mjeriti u kilogramima, kubičnih metara i moliti. Ovisno o tome kojoj kvantitativnoj jedinici toplinski kapacitet pripada, razlikuju se maseni, volumni i molarni toplinski kapacitet.

Maseni specifični toplinski kapacitet ( IZ), koji se naziva i jednostavno specifični toplinski kapacitet, je količina topline koja se mora dovesti do jedinice mase tvari da bi se zagrijala na jediničnu temperaturu. U SI se mjeri u džulima po kilogramu po kelvinu (J kg −1 K −1).

I to pod stalnim pritiskom

$c_p = c_v + R = \frac(i+2)(2) R.$

Prijenos tvari s jedne agregatno stanje drugome se prati grčevit promjena toplinskog kapaciteta na određenoj temperaturnoj točki pretvorbe za svaku tvar - talište (prijelaz čvrsto tijelo u tekućinu), vrelište (prijelaz tekućine u plin) i, sukladno tome, temperature obrnutih transformacija: smrzavanja i kondenzacije.

Specifični toplinski kapaciteti mnogih tvari navedeni su u referentnim knjigama, obično za proces pri konstantnom tlaku. Na primjer, specifični toplinski kapacitet tekuće vode pri normalnim uvjetima- 4200 J/(kg K); led - 2100 J/(kg K).

Teorija toplinskog kapaciteta

Postoji nekoliko teorija o toplinskom kapacitetu čvrste tvari:

Dulong-Petitov zakon i Joule-Koppeov zakon. Oba zakona su izvedena iz klasičnih pojmova i vrijede s određenom točnošću samo za normalne temperature (približno od 15 °C do 100 °C).
Einsteinova kvantna teorija toplinskih kapaciteta. Prva primjena kvantni zakoni na opis toplinskog kapaciteta.
Kvantna teorija Debyeovih toplinskih kapaciteta. Sadrži najviše Potpuni opis i dobro se slaže s eksperimentom.

Toplinski kapacitet sustava neinteragirajućih čestica (npr. idealni plin) određuje se brojem stupnjeva slobode čestica.

Napišite recenziju na članak "Kapacitet topline"

Bilješke

Književnost

// Enciklopedijski rječnik mladi fizičar/ V. A. Čujanov (ur.). - M .: Pedagogija, 1984. - S. 268–269. - 352 str.

vidi također

Izvadak koji karakterizira toplinski kapacitet

Nije mogao imati cilj, jer je sada imao vjeru - ne vjeru u nikakva pravila, ili riječi, ili misli, već vjeru u živog, uvijek osjećanog boga. Prethodno ju je tražio za ciljeve koje je sebi postavio. Ova potraga za ciljem bila je samo potraga za Bogom; i odjednom, u svom zatočeništvu, prepoznao je, ne riječima, ne razmišljanjem, nego izravnim osjećajem, ono što mu je njegova dadilja dugo govorila: da je Bog ovdje, ovdje, posvuda. U zatočeništvu je naučio da je Bog u Karataevu veći, beskonačan i nedokučiv nego u Arhitektonu svemira kojeg priznaju masoni. Doživio je osjećaj čovjeka koji je pod nogama našao ono što je tražio, dok je naprezao oči, gledajući daleko od njega. Cijeli život gledao je nekamo, preko glava ljudi oko sebe, ali nije morao naprezati oči, već samo gledati ispred sebe.
Nije mogao pred sobom vidjeti veliko, nedokučivo i beskonačno ni u čemu. Samo je osjećao da to negdje mora biti i tražio ga. U svemu bliskom, razumljivom, vidio je jedno ograničeno, sitno, svjetovno, besmisleno. Naoružao se mentalnim teleskopom i gledao u daljinu, tamo gdje mu se ta plitka, ovozemaljska daljina, skrivena u magli, činila velikom i beskrajnom samo zato što se nije jasno vidjela. Tako je zamišljao europski život, politiku, slobodno zidarstvo, filozofiju, čovjekoljublje. Ali čak i tada, u onim trenucima koje je smatrao svojom slabošću, njegov um je prodirao u ovu daljinu, i tamo je vidio istu sitnu, svjetovnu, besmislenu. Sada je, međutim, naučio vidjeti veliko, vječno i beskrajno u svemu, pa je stoga, prirodno, da bi to vidio, da bi uživao u njegovoj kontemplaciji, bacio trubu u koju je do sada gledao glave ljudi i radosno promatrao oko sebe vječno promjenjivi, vječno veliki, nedokučivi i beskonačni život. I što je bliže gledao, bio je mirniji i sretniji. Strašno pitanje koje je prethodno uništilo sve njegove mentalne strukture bilo je: zašto? za njega više nije postojao. Sada na ovo pitanje - zašto? jednostavan odgovor uvijek je bio spreman u njegovoj duši: onda, da postoji bog, onaj bog, bez čije volje neće čovjeku ni dlas s glave pasti.

Pierre se gotovo nije promijenio u svom vanjski trikovi. Izgledao je potpuno isto kao prije. Kao i prije, bio je odsutan duhom i kao da nije bio zaokupljen onim što mu je bilo pred očima, već nečim svojim, posebnim. Razlika između bivšeg i sadašnjeg stanja bila je u tome što je prije, kad je zaboravio što je pred njim, što mu je rečeno, naborao čelo od bola, kao da pokušava i ne može vidjeti nešto daleko od sebe.. Sada je također zaboravio što mu je rečeno i što je bilo prije njega; ali sada je s jedva primjetnim, kao podrugljivim smiješkom, zurio u ono što je bilo pred njim, slušao što mu se govori, iako je očito vidio i čuo nešto sasvim drugo. Prije se činio, iako ljubazan čovjek, ali nesretan; i zato su se ljudi nehotice udaljavali od njega. Sada mu je oko usta neprestano poigravao osmijeh životne radosti, au očima mu je blistala briga za ljude - pitanje je jesu li sretni kao on? I ljudi su uživali biti u njegovoj prisutnosti.
Prije je mnogo govorio, uzbuđivao se kad bi govorio, a malo slušao; sada se rijetko zanosio razgovorom i znao je tako slušati da su mu ljudi rado govorili svoje najintimnije tajne.
Princeza, koja nikada nije voljela Pierrea i imala je posebno neprijateljske osjećaje prema njemu jer se nakon smrti starog grofa osjećala dužnom Pierreu, na svoju ljutnju i iznenađenje, nakon kratkog boravka u Orelu, kamo je došla s namjerom da Dokažući Pierreu da, unatoč njegovoj nezahvalnosti, smatra svojom dužnošću slijediti ga, princeza je ubrzo osjetila da ga voli. Pierre nije učinio ništa da bi se dodvorio princezi. Samo ju je radoznalo pogledao. Prije je princeza osjetila da u njegovu pogledu na nju ima ravnodušnosti i podsmijeha, a ona je, kao i pred ostalima, uzmicala pred njim i pokazivala samo svoju borbenu stranu života; sada je, naprotiv, osjećala da on kao da kopa po najintimnijim aspektima njezina života; a ona mu je isprva s nepovjerenjem, a onda sa zahvalnošću pokazivala skrivene dobre strane svoga karaktera.
Ni najlukavija osoba nije se mogla vještije ušuljati u povjerenje princeze, evocirajući joj uspomene na najljepše doba mladosti i pokazujući simpatije prema njima. U međuvremenu, cijelo Pierreovo lukavstvo sastojalo se samo u činjenici da je tražio vlastito zadovoljstvo, izazivajući ljudske osjećaje u ogorčenoj, cihovoj i ponosnoj princezi.
Da, on je jako, jako draga osoba kad je pod utjecajem ne loših ljudi, nego ljudi poput mene, reče princeza u sebi.
Promjenu koja se dogodila u Pierreu primijetili su na svoj način i njegove sluge - Terenty i Vaska. Utvrdili su da je on puno jednostavniji. Terentije je često, nakon što je svukao gospodara, s čizmama i haljinom u ruci, poželio laku noć, oklijevao otići, čekajući da se gospodar uključi u razgovor. I najvećim dijelom Pierre je zaustavio Terentyja, primijetivši da želi razgovarati.

Građa iz Neciklopedije

Toplinski kapacitet tijela je količina topline koja se mora predati određenom tijelu da bi se njegova temperatura povisila za jedan stupanj. Kad se tijelo ohladi za jedan stupanj, odaje istu količinu topline. Toplinski kapacitet proporcionalan je masi tijela. Toplinski kapacitet jedinice mase tijela naziva se specifičnim, a umnožak specifične topline atomskim odn Molekularna težina- odnosno atomski ili molarni.

Toplinski kapaciteti razne tvari međusobno se jako razlikuju. Dakle, specifični toplinski kapacitet vode na 20 ° C je 4200 J / kg K, borovine - 1700, zraka - 1010. Za metale je manji: aluminij - 880 J / kg K, željezo - 460, bakar - 385 , olovo - 130. Specifična toplina neznatno raste s temperaturom (na 90°C, toplinski kapacitet vode je 4220 J/kg K) i jako se mijenja tijekom faznih transformacija: toplinski kapacitet leda na 0°C je 2 puta manji od vode; toplinski kapacitet vodene pare pri 100°C je oko 1500 J/kg K.

Toplinski kapacitet ovisi o uvjetima u kojima se mijenja temperatura tijela. Ako se dimenzije tijela ne mijenjaju, tada sva toplina odlazi na promjenu unutarnje energije. Ovdje govorimo o toplinskom kapacitetu pri konstantnom volumenu (C V). Pri stalnom vanjskom tlaku zbog toplinsko širenje predan mehanički rad protiv vanjske sile, a zagrijavanje na određenu temperaturu zahtijeva više topline. Stoga je toplinski kapacitet pri stalnom tlaku C P uvijek veći od C V . Za idealne plinove C P - C V \u003d R (vidi sliku), gdje je R plinska konstanta, jednaka 8,32 J / mol K.

Obično se mjeri C P . Klasičan način mjerenja toplinskog kapaciteta je sljedeći: tijelo čiji se toplinski kapacitet (C x) želi izmjeriti zagrije se na određenu temperaturu t x i stavi u kalorimetar početne temperature t 0 napunjen vodom ili drugom tekućinom s poznati toplinski kapacitet (C c i C w su toplinski kapaciteti kalorimetra i tekućina). Mjerenjem temperature u kalorimetru nakon uspostavljanja toplinske ravnoteže (t) može se izračunati toplinski kapacitet tijela po formuli:

C x \u003d (t-t 0) (C f m f + C do m k) / (m x (t x -t)),

gdje su m x , m w i m k mase tijela, tekućine i kalorimetra.

Najrazvijenija teorija je toplinski kapacitet plinova. Na uobičajenim temperaturama zagrijavanje dovodi uglavnom do promjene energije translatornog i rotacijsko kretanje molekule plina. Za molarni toplinski kapacitet jednoatomnih plinova C V teorija daje 3R/2, dvoatomskih i poliatomskih - 5R/2 i 3R. Na vrlo niske temperature toplinski kapacitet je nešto manji zbog kvantnih učinaka (vidi sl. Kvantna mehanika). Na visoke temperature dodaje se vibracijska energija, a toplinski kapacitet višeatomskih plinova raste s porastom temperature.

Atomski toplinski kapacitet kristala, prema klasična teorija, jednak je 3Ry, što je u skladu s empirijskim zakonom Dulonga i Petita (utvrdili su ga 1819. francuski znanstvenici P. Dulong i A. Petit). Kvantna teorija toplinski kapacitet dovodi do istog zaključka pri visokim temperaturama, ali predviđa smanjenje toplinskog kapaciteta s padom temperature. Zatvoriti apsolutna nula toplinski kapacitet svih tijela teži nuli (treći zakon termodinamike).

Načini promjene unutarnje energije tijela

Postoje dva načina promjene unutarnje energije tijela (sustava) - vršenjem rada na njemu ili prijenosom topline. Proces izmjene unutarnjih energija tijela u kontaktu, koji nije popraćen izvođenjem rada, naziva se prijenos topline. Energija koja se prenosi na tijelo kao rezultat prijenosa topline naziva se količina topline koju tijelo primi. Količina topline obično se označava s Q. Općenito govoreći, promjena unutarnje energije tijela u postupku prijenosa topline rezultat je rada vanjskih sila, samo što to nije rad povezan s promjenom vanjski parametri sustava. To je rad koji proizvode molekularne sile. Na primjer, ako tijelo dođe u dodir s vrućim plinom, tada se energija plina prenosi kroz sudar molekula plina s molekulama tijela.

Količina topline nije funkcija stanja, jer Q ovisi o putu prijelaza sustava iz jednog stanja u drugo. Ako je zadano stanje sustava, ali nije naveden prijelazni proces, tada se ne može ništa reći o količini topline koju sustav prima. U tom smislu ne može se govoriti o količini topline pohranjene u tijelu.

Ponekad se govori o tijelu koje ima rezervu toplinske energije, to nije količina topline, već unutarnja energija tijelo. Takvo tijelo nazivamo spremnik topline. Takve "greške" u terminologiji ostale su u znanosti iz teorije kalorija, međutim, kao i sam pojam, količine topline. Teorija kalorije smatrala je toplinu nekom vrstom nemjerljive tekućine koja se nalazi u tijelima i ne može se stvoriti ili uništiti. Postojala je verzija štednje kalorija. S tog stajališta bilo je logično govoriti o zalihama topline u tijelu bez obzira na proces. U kalorimetriji se često raspravlja kao da vrijedi zakon održanja količine topline. Tako npr. rade matematička teorija toplinska vodljivost.

Zbog činjenice da toplina nije funkcija stanja, oznaka $\delta Q$ koristi se za infinitezimalnu količinu topline, a ne $dQ$. Ovo naglašava da se $\delta Q$ ne smatra ukupni diferencijal, tj. ne mogu se uvijek prikazati kao infinitezimalni prirast funkcija stanja (samo u posebnim slučajevima, npr. u izohornim i izobarnim procesima). Opće je prihvaćeno da je toplina pozitivna ako je sustav prima, a negativna u suprotnom.

Što je toplinski kapacitet

Razmotrimo sada što je toplinski kapacitet.

Definicija

Količina topline koja se preda tijelu da bi se ono zagrijalo za 1K je toplinski kapacitet tijela (sustava). Obično se označava s "C":

\[C=\frac(\delta Q)(dT)\lijevo(1\desno).\]

Toplinski kapacitet po jedinici tjelesne mase:

određena toplina. m -- tjelesna težina.

Toplinski kapacitet po jedinici molarne mase tijela:

molarni toplinski kapacitet. $\nu $- količina tvari (broj molova tvari), $\mu $ -- molekulska masa tvari.

Prosječni toplinski kapacitet $\left\langle C\right\rangle $ u rasponu temperatura od $T_1$ do $T_2\ $ je:

\[\lijevo\langle C\desno\rangle =\frac(Q)(T_2-T_1)\ \lijevo(4\desno).\]

Odnos između prosječnog toplinskog kapaciteta tijela i njegovog "prostog" toplinskog kapaciteta izražava se kao:

\[\left\langle C\right\rangle =\frac(1)(T_2-T_1)\int\limits^(T_2)_(T_1)(CdT)\ \left(5\desno).\]

Vidimo da je toplinski kapacitet definiran kroz pojam "toplina".

Kao što je već navedeno, količina topline koja se dovodi u sustav ovisi o procesu. Sukladno tome, ispada da toplinski kapacitet također ovisi o procesu. Stoga formulu za određivanje toplinskog kapaciteta (1) treba doraditi i napisati kao:

\[S_V=(\lijevo(\frac(\delta Q)(dT)\desno))_V,\ S_p=(\lijevo(\frac(\delta Q)(dT)\desno))_p(6)\ ]

toplinski kapacitet (plina) u stalnom volumenu i pri stalnom tlaku.

Dakle, toplinski kapacitet u opći slučaj karakterizira i svojstva tijela i uvjete pod kojima se tijelo zagrijava. Ako su uvjeti zagrijavanja određeni, tada toplinski kapacitet postaje karakteristika svojstava tijela. Takve toplinske kapacitete vidimo u referentnim tablicama. Toplinski kapaciteti u procesima pri konstantnom tlaku i konstantnom volumenu su funkcije stanja.

Primjer 1

Zadatak: Idealni plin čija molekula ima broj stupnjeva slobode jednak i proširen je prema zakonu: $p=aV,$gdje je $a=const.$ Odredite molarni toplinski kapacitet u tom procesu.

\[\delta Q=dU+\delta A=\frac(i)(2)\nu RdT+pdV\lijevo(1,2\desno).\]

Budući da je plin idealan, koristimo se Mendeleev-Claperonovom jednadžbom i jednadžbom procesa kako bismo pretvorili elementarni rad i dobili izraz za njega u smislu temperature:

Dakle, element rada izgleda ovako:

\[\delta A=pdV=aVdV=\frac(\nu RdT)(2)\lijevo(1,4\desno).\]

Zamjenom (1.4) u (1.2) dobivamo:

\[\delta Q=\nu c_(\mu )dT=\frac(i)(2)\nu RdT+\frac(\nu RdT)(2)\lijevo(1,5\desno).\]

Molarni toplinski kapacitet izražavamo:

Odgovor: Molarni toplinski kapacitet u danom procesu ima oblik: $c_(\mu )=\frac(R)(2)\left(i+1\right).$

Primjer 2

Zadatak: Naći promjenu količine topline idealnog plina u procesu p$V^n=const$ (takav proces nazivamo politropnim), ako je broj stupnjeva slobode molekule plina jednak i, promjena temperature u procesu $\trokut T$, količina tvari $\nu $ .

Osnova za rješavanje problema bit će izraz:

\[\trokut Q=C\trokut T\ \lijevo(2.1\desno).\]

Dakle, potrebno je pronaći C (toplinski kapacitet u danom procesu). Koristimo prvi zakon termodinamike:

\[\delta Q=dU+pdV=\frac(i)(2)\nu RdT+pdV=CdT\to C=\frac(i)(2)\nu R+\frac(pdV)(dT)\ \ lijevo(2.2\desno).\]

Pronađite $\frac(dV)(dT)$ pomoću jednadžbe procesa i Mendelejev-Claperonove jednadžbe:

Zamijenimo li tlak i volumen iz (2.3.) u jednadžbu zadanog procesa, dobivamo politropsku jednadžbu u parametrima $V,T$:

U ovom slučaju:

\[\frac(dV)(dT)=B"\cdot \frac(1)(1-n)T^(\frac(n)(1-n))\lijevo(2,5\desno).\] \ \ \[\trokut Q=C\trokut T=\nu R\lijevo(\frac(i)(2)+\frac(1)(1-n)\desno)\trokut T\lijevo(2,8\desno) .\]

Odgovor: Promjena količine topline idealnog plina u procesu dana je formulom: $\trokut Q=\nu R\lijevo(\frac(i)(2)+\frac(1)(1- n)\desno)\trokut T$.

Poznato je da opskrbu toplinom radnog fluida u bilo kojem procesu prati promjena temperature. Omjer dovedene (odvedene) topline u određenom procesu i promjene temperature naziva se toplinski kapacitet tijela.

gdje je dQ elementarna količina topline

dT - elementarna promjena temperature.

Toplinski kapacitet je brojčano jednak količini topline koja se mora dovesti u sustav da bi se pod danim uvjetima povisila temperatura za 1 stupanj. Mjereno u [J/K].

Količina topline dovedena radnom fluidu uvijek je proporcionalna količini radnog fluida. Na primjer, količina topline potrebna za zagrijavanje cigle za 1 stupanj i zid od cigli nejednako, stoga se za usporedbu uvode specifični toplinski kapaciteti, pripisujući dovedenu toplinu jedinici radnog fluida. Ovisno o kvantitativnoj jedinici tijela kojemu se dovodi toplina u termodinamici se razlikuju maseni, volumni i molarni toplinski kapaciteti.

Maseni toplinski kapacitet je toplinski kapacitet po jedinici mase radnog fluida,

Količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg plina za 1 K naziva se maseni toplinski kapacitet.

Jedinica masenog toplinskog kapaciteta je J/(kg K). Maseni toplinski kapacitet također se zove specifični toplinski kapacitet.

Volumetrijski toplinski kapacitet- toplinski kapacitet po jedinici volumena radnog fluida,

Količina topline potrebna za zagrijavanje 1 m 3 plina za 1 K naziva se volumetrijski toplinski kapacitet.

Volumetrijski toplinski kapacitet mjeri se u J / (m 3 K).

Molarni toplinski kapacitet- toplinski kapacitet, vezan uz količinu radnog fluida,

gdje je n količina plina u molovima.

Količina topline potrebna za zagrijavanje 1 mola plina za 1 K naziva se molarni toplinski kapacitet.

Molarni toplinski kapacitet mjeri se u J / (mol × K).

Maseni i molarni toplinski kapaciteti povezani su sljedećim odnosom:

ili C m \u003d mc, gdje je m molarna masa

Toplinski kapacitet ovisi o uvjetima procesa. Stoga se indeks obično navodi u izrazu za toplinski kapacitet X, koji karakterizira vrstu procesa prijenosa topline.

Indeks x znači da se proces dovoda (ili odvođenja) topline odvija pri konstantnoj vrijednosti nekog parametra, na primjer tlaka, volumena.

Među tim procesima najveći interes predstavljaju dva: jedan pri konstantnom volumenu plina, drugi pri konstantnom tlaku. U skladu s tim razlikuju se toplinski kapaciteti pri stalnom volumenu C v i toplinski kapaciteti pri stalnom tlaku C p.

1) Toplinski kapacitet pri stalnom volumenu jednak je omjeru količine topline dQ i promjene temperature dT tijela u izohornom procesu (V = const):

;

2) Toplinski kapacitet pri stalnom tlaku jednak je omjeru količine topline dQ i promjene temperature dT tijela u izobarnom procesu (R = const):

Da biste razumjeli bit ovih procesa, razmotrite primjer.

Neka postoje dva cilindra s 1 kg istog plina iste temperature. Jedan cilindar je potpuno zatvoren (V = const), drugi cilindar je zatvoren odozgo klipom, koji vrši stalni pritisak P na plin (P = const).

Dovedimo svakom cilindru toliku količinu topline Q da temperatura plina u njima poraste od T 1 do T 2 za 1K. U prvom cilindru plin nije izvršio rad širenja, tj. količina dovedene topline bit će

Q v \u003d c v (T 2 - T 1),

ovdje indeks v - znači da se toplina dovodi plinu u procesu s konstantnim volumenom.

U drugom cilindru je osim porasta temperature za 1K došlo i do gibanja opterećenog klipa (plin je promijenio volumen), tj. obavljeni su radovi na proširenju. Količina dovedene topline u ovom slučaju određena je iz izraza:

Q p \u003d c p (T 2 - T 1)

Ovdje indeks p - znači da se toplina dovodi plinu u procesu s konstantnim tlakom.

Ukupna količina topline Q p bit će veća od Q v za iznos koji odgovara radu svladavanja vanjskih sila:

gdje je R rad ekspanzije 1 kg plina s povećanjem temperature za 1K pri T 2 - T 1 \u003d 1K.

Stoga S r - S v = R

Ako u cilindar stavimo ne 1 kg plina, već 1 mol, tada će izraz imati oblik

Sm R - Sm v = R m , gdje je

R m - univerzalna plinska konstanta.

Ovaj izraz se zove Mayerove jednadžbe.

Uz razliku C p - C v u termodinamičkim studijama i praktičnim proračunima, široko se koristi omjer toplinskih kapaciteta C p i C v, koji se naziva adijabatski indeks.

k \u003d C p / C v.

U molekularnom kinetička teorija za određivanje k, dana je sljedeća formula k = 1 + 2/n,

gdje je n broj stupnjeva slobode gibanja molekula (za jednoatomne plinove n = 3, za dvoatomne plinove n = 5, za tri ili više atomskih plinova n = 6).

Promjenu unutarnje energije vršenjem rada karakterizira količina rada, tj. rad je mjera promjene unutarnje energije u određenom procesu. Promjena unutarnje energije tijela tijekom prijenosa topline karakterizirana je veličinom koja se naziva količina topline.

je promjena unutarnje energije tijela u procesu prijenosa topline bez vršenja rada. Količina topline označena je slovom Q .

Rad, unutarnja energija i količina topline mjere se istim jedinicama - džulima ( J), kao i svaki drugi oblik energije.

U toplinskim mjerenjima, posebna jedinica energije, kalorija ( izmet), jednak količina topline potrebna da se temperatura 1 grama vode povisi za 1 stupanj Celzija (točnije od 19,5 do 20,5°C). Upravo se ova jedinica trenutno koristi za izračun potrošnje topline (toplinske energije) u stambenim zgradama. Empirijski je utvrđen mehanički ekvivalent topline - omjer između kalorija i džula: 1 cal = 4,2 J.

Kada tijelo preda određenu količinu topline bez obavljanja rada, njegova unutarnja energija raste, ako tijelo preda određenu količinu topline, tada mu se unutarnja energija smanjuje.

Ako u dvije iste posude ulijete po 100 g vode, au drugu po 400 g na istoj temperaturi i stavite ih na iste plamenike, tada će voda u prvoj posudi prije prokuhati. Dakle, što je veća masa tijela, to velika količina Za zagrijavanje je potrebna toplina. Isto vrijedi i za hlađenje.

Količina topline potrebna za zagrijavanje tijela ovisi i o vrsti tvari od koje je to tijelo sazdano. Tu ovisnost količine topline potrebne za zagrijavanje tijela o vrsti tvari karakterizira fizikalna veličina tzv. specifični toplinski kapacitet tvari.

- ovo je fizička količina, jednaka količini topline koja se mora predati 1 kg tvari da bi se zagrijala za 1 ° C (ili 1 K). Istu količinu topline daje 1 kg tvari kada se ohladi za 1 °C.

Specifični toplinski kapacitet označava se slovom S. Jedinica specifičnog toplinskog kapaciteta je 1 J/kg °C ili 1 J/kg °K.

Vrijednosti specifičnog toplinskog kapaciteta tvari određuju se eksperimentalno. Tekućine imaju veći specifični toplinski kapacitet od metala; Voda ima najveći specifični toplinski kapacitet, zlato ima vrlo mali specifični toplinski kapacitet.

Kako je količina topline jednaka promjeni unutarnje energije tijela, možemo reći da specifični toplinski kapacitet pokazuje koliko se mijenja unutarnja energija 1 kg tvari kada joj se promijeni temperatura 1 °C. Konkretno, unutarnja energija 1 kg olova kada se zagrije za 1 °C povećava se za 140 J, a kada se ohladi smanjuje se za 140 J.

Q potreban za zagrijavanje tjelesne mase m temperatura t 1 °S do temperature t 2 °S, jednaka je umnošku specifičnog toplinskog kapaciteta tvari, mase tijela i razlike između konačne i početne temperature, tj.

Q \u003d c ∙ m (t 2 - t 1)

Po istoj formuli izračunava se i količina topline koju tijelo predaje pri hlađenju. Samo u tom slučaju treba konačnu temperaturu oduzeti od početne temperature, tj. iz veću vrijednost oduzmite manju temperaturu.

Ovo je sinopsis na tu temu. „Količina topline. Određena toplina". Odaberite sljedeće korake:

Idi na sljedeći sažetak: