Specifični toplinski kapacitet tvari je mjerna jedinica. Specifični toplinski kapacitet: čemu služi i koje je njegovo značenje

U današnjoj lekciji uvest ćemo takav fizički koncept kao što je specifični toplinski kapacitet tvari. Saznajemo da ona ovisi o kemijskim svojstvima tvari, a njezina je vrijednost, koja se nalazi u tablicama, različita za različite tvari. Zatim ćemo saznati mjerne jedinice i formulu za određivanje specifičnog toplinskog kapaciteta, a također ćemo naučiti kako analizirati toplinska svojstva tvari prema vrijednosti njihovog specifičnog toplinskog kapaciteta.

Kalorimetar(od lat. kalorija- toplo i metor- mjera) - uređaj za mjerenje količine topline koja se oslobađa ili apsorbira u bilo kojem fizičkom, kemijskom ili biološkom procesu. Pojam "kalorimetar" predložili su A. Lavoisier i P. Laplace.

Kalorimetar se sastoji od poklopca, unutarnjeg i vanjskog stakla. Kod konstrukcije kalorimetra vrlo je važno da između manjih i većih posuda postoji zračni sloj koji zbog niske toplinske vodljivosti omogućuje slab prijenos topline između sadržaja i vanjske sredine. Ovaj dizajn omogućuje da se kalorimetar smatra svojevrsnom termos bocom i praktički se riješi utjecaja vanjskog okruženja na tijek procesa prijenosa topline unutar kalorimetra.

Kalorimetar je namijenjen točnijem mjerenju specifičnih toplinskih kapaciteta i drugih toplinskih parametara tijela od navedenih u tablici.

Komentar. Važno je napomenuti da se takav koncept kao što je količina topline, koju vrlo često koristimo, ne smije brkati s unutarnjom energijom tijela. Količina topline određuje upravo promjenu unutarnje energije, a ne njezinu specifičnu vrijednost.

Imajte na umu da je specifični toplinski kapacitet različitih tvari različit, što se može vidjeti iz tablice (slika 3). Na primjer, zlato ima specifični toplinski kapacitet. Kao što smo već ranije istaknuli, fizikalno značenje ovog specifičnog toplinskog kapaciteta znači da je za zagrijavanje 1 kg zlata za 1 °C potrebno dovesti 130 J topline (slika 5).

Riža. 5. Specifični toplinski kapacitet zlata

U sljedećoj lekciji raspravljat ćemo o tome kako izračunati količinu topline.

Popisknjiževnost

Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.

Internet portal "vactekh-holod.ru" ()

Domaća zadaća

Svaki se školarac na nastavi fizike susreće s pojmom "specifični toplinski kapacitet". U većini slučajeva ljudi zaboravljaju školsku definiciju, a često uopće ne razumiju značenje ovog pojma. Na tehničkim sveučilištima većina će se studenata prije ili kasnije susresti sa specifičnom toplinom. Možda, u sklopu studija fizike, ili će možda netko imati takvu disciplinu kao što je "inženjerstvo topline" ili "tehnička termodinamika". U ovom slučaju morat ćete se sjetiti školskog programa. Dakle, ispod je definicija, primjeri, značenja za neke tvari.

Definicija

Specifični toplinski kapacitet je fizikalna veličina koja karakterizira koliko se topline mora dovesti jedinici tvari ili oduzeti jedinici tvari da bi se njezina temperatura promijenila za jedan stupanj. Važno je poništiti da nije važno, stupnjevi Celzijusa, Kelvina i Fahrenheita, glavna stvar je promjena temperature po jedinici.

Specifični toplinski kapacitet ima svoju mjernu jedinicu - u međunarodnom sustavu jedinica (SI) - Joule podijeljen s umnoškom kilograma i stupnja Kelvina, J/(kg K); jedinica izvan sustava je omjer kalorije i umnoška kilograma i Celzijevog stupnja, cal/(kg °C). Ova se vrijednost najčešće označava slovom c ili C, ponekad se koriste indeksi. Na primjer, ako je tlak konstantan, tada je indeks p, a ako je volumen konstantan, onda je v.

Varijacije definicija

Moguće je nekoliko formulacija definicije razmatrane fizikalne veličine. Uz navedeno, prihvatljivom se smatra definicija koja kaže da je specifični toplinski kapacitet omjer vrijednosti toplinskog kapaciteta tvari i njezine mase. U ovom slučaju, potrebno je jasno razumjeti što je "toplinski kapacitet". Dakle, toplinski kapacitet naziva se fizikalna veličina koja pokazuje koliko topline treba tijelu (tvari) dovesti ili oduzeti da bi se vrijednost njegove temperature promijenila 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 različite tvari

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 fizikalne veličine za vodik je 14,300 kJ/(kg·K), najmanja vrijednost za zlato je 0,129 kJ/(kg·K). Ako vam je potrebna vrijednost za određenu tvar, tada morate uzeti referentnu knjigu i pronaći odgovarajuće tablice, au njima - vrijednosti koje vas zanimaju. No, moderne tehnologije ponekad omogućuju ubrzavanje procesa pretraživanja - dovoljno je na bilo kojem telefonu koji ima opciju ući u svjetsku mrežu, upisati pitanje koje vas zanima u traku za pretraživanje, pokrenuti pretragu i potražiti odgovoriti na temelju rezultata. U većini slučajeva morate kliknuti na prvu poveznicu. Međutim, ponekad uopće ne trebate ići nigdje drugdje - odgovor na pitanje vidljiv je u kratkom opisu informacija.

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

zrak (suhi) - 1,005 kJ / (kg K),
aluminij - 0,930 kJ / (kg K),
bakar - 0,385 kJ / (kg K),
etanol - 2,460 kJ / (kg K),
željezo - 0,444 kJ / (kg K),
živa - 0,139 kJ / (kg K),
kisik - 0,920 kJ / (kg K),
drvo - 1.700 kJ/(kg K),
pijesak - 0,835 kJ/(kg K).

Količina energije koja se mora unijeti u 1 g tvari da bi se njezina temperatura povisila 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

određena toplina- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN specifična toplinaSH …

ODREĐENA TOPLINA- fizički. veličina koja se mjeri količinom topline potrebnom za zagrijavanje 1 kg tvari za 1 K (vidi). Jedinica specifičnog toplinskog kapaciteta u SI (vidi) po kilogramu kelvina (J kg ∙ K)) ... Velika politehnička enciklopedija

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

Pogledajte toplinski kapacitet... Velika sovjetska enciklopedija

određena toplina- određena toplina... Rječnik kemijskih sinonima I

specifični toplinski kapacitet plina- — Teme industrija nafte i plina EN specifična toplina plina … Tehnički prevoditeljski priručnik

specifični toplinski kapacitet ulja- — Teme industrija nafte i plina EN specifična toplina nafte … Tehnički prevoditeljski priručnik

specifični toplinski kapacitet pri konstantnom tlaku- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN specifična toplina pri konstantnom tlakucpkonstantni tlak specifična toplina … Tehnički prevoditeljski priručnik

specifični toplinski kapacitet pri konstantnom volumenu- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN specifična toplina pri konstantnom volumenukonstantni volumen specifična toplinaCv … Tehnički prevoditeljski priručnik

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 domaćinom, koji je autor otkrio 1991. Na početku knjige, osvrt na stanje poznavanja problematike kretanja dubinskih ...

Što mislite, što se brže zagrije na štednjaku: litra vode u loncu ili sam lonac od 1 kilograma? Masa tijela je ista, može se pretpostaviti da će se zagrijavanje odvijati istom brzinom.

Ali nije bilo tamo! Možete napraviti eksperiment - stavite praznu tavu na vatru na nekoliko sekundi, samo nemojte zagorjeti i zapamtite na koju temperaturu se zagrijala. A zatim u tepsiju ulijte vodu točno iste težine kao što je težina tepsije. U teoriji, voda bi se trebala zagrijati na istu temperaturu kao prazna posuda za duplo brže vrijeme, jer se u ovom slučaju obje griju - i voda i posuda.

No, čak i ako čekate tri puta dulje, pripazite da voda ipak bude slabije zagrijana. Vodi je potrebno gotovo deset puta više vremena da se zagrije na istu temperaturu kao lonac iste težine. Zašto se ovo događa? Što sprječava zagrijavanje vode? Zašto bismo trebali trošiti dodatni plin na zagrijavanje vode prilikom kuhanja? Budući da postoji fizikalna veličina koja se naziva specifični toplinski kapacitet tvari.

Specifični toplinski kapacitet tvari

Ta vrijednost pokazuje koliko topline treba predati tijelu mase jednog kilograma da bi mu se temperatura povećala za jedan stupanj Celzija. Mjeri se u J / (kg * ˚S). Ova vrijednost ne postoji iz hira, već zbog razlike u svojstvima različitih tvari.

Specifična toplina vode je oko deset puta veća od specifične topline željeza, pa će se lonac zagrijati deset puta brže od vode u njemu. Zanimljivo, specifični toplinski kapacitet leda je upola manji od vode. Stoga će se led zagrijati dvostruko brže od vode. Topiti led je lakše nego grijati vodu. Koliko god čudno zvučalo, to je činjenica.

Proračun količine topline

Specifični toplinski kapacitet označava se slovom c i koristi se u formuli za izračunavanje količine topline:

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

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

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

Također možete izraziti iz ove formule:

m = Q / c*(t2-t1) - težina tijela
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)

Što je sa specifičnim toplinskim kapacitetom plinova? Ovdje je sve zbunjujuće. S krutim i tekućim tvarima situacija je puno jednostavnija. Njihov specifični toplinski kapacitet je stalna, poznata, lako izračunata vrijednost. Što se tiče specifičnog toplinskog kapaciteta plinova, ova vrijednost je vrlo različita u različitim situacijama. Uzmimo zrak kao primjer. Specifični toplinski kapacitet zraka ovisi o sastavu, vlažnosti i atmosferskom tlaku.

Istodobno, s porastom temperature plin povećava volumen, a potrebno je uvesti još jednu vrijednost - stalni ili promjenjivi 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 čimbenicima i uvjetima.