ความจุความร้อนจำเพาะของสารเป็นหน่วยวัด ความจุความร้อนจำเพาะ: มีไว้เพื่ออะไรและมีความหมายอย่างไร

ในบทเรียนวันนี้ เราจะแนะนำแนวคิดทางกายภาพเช่นความจุความร้อนจำเพาะของสาร เราเรียนรู้ว่ามันขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีของสาร และค่าของสารซึ่งสามารถพบได้ในตารางนั้นแตกต่างกันสำหรับสารต่างๆ จากนั้นเราจะหาหน่วยวัดและสูตรการหาความจุความร้อนจำเพาะ และเรียนรู้วิธีวิเคราะห์คุณสมบัติทางความร้อนของสารด้วยค่าความจุความร้อนจำเพาะ

เครื่องวัดแคลอรี่(จาก ลท. แคลอรี่- อบอุ่นและ เมตร- วัด) - อุปกรณ์สำหรับวัดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับในกระบวนการทางกายภาพเคมีหรือชีวภาพใด ๆ คำว่า "แคลอรีมิเตอร์" ถูกเสนอโดย A. Lavoisier และ P. Laplace

แคลอรีมิเตอร์ประกอบด้วยฝาครอบกระจกภายในและภายนอก เป็นสิ่งสำคัญมากในการออกแบบเครื่องวัดความร้อนที่มีชั้นอากาศระหว่างภาชนะขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ซึ่งเนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำ ให้การถ่ายเทความร้อนที่ไม่ดีระหว่างเนื้อหาและสภาพแวดล้อมภายนอก การออกแบบนี้ทำให้สามารถพิจารณาแคลอรีมิเตอร์เป็นเทอร์โมชนิดหนึ่งและกำจัดอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีต่อกระบวนการถ่ายเทความร้อนภายในแคลอรีมิเตอร์ได้

แคลอรีมิเตอร์มีไว้สำหรับการวัดความจุความร้อนจำเพาะและพารามิเตอร์ทางความร้อนอื่นๆ ของร่างกายที่แม่นยำกว่าที่ระบุไว้ในตาราง

ความคิดเห็นสิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าแนวคิดเช่นปริมาณความร้อนซึ่งเราใช้บ่อยมากไม่ควรสับสนกับพลังงานภายในร่างกาย ปริมาณความร้อนเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในได้อย่างแม่นยำ ไม่ใช่ค่าเฉพาะ

โปรดทราบว่าความจุความร้อนจำเพาะของสารต่างๆ จะแตกต่างกัน ซึ่งสามารถดูได้จากตาราง (รูปที่ 3) ตัวอย่างเช่น ทองมีความจุความร้อนจำเพาะ ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วก่อนหน้านี้ ความหมายทางกายภาพของความจุความร้อนจำเพาะนี้หมายความว่าเพื่อให้ความร้อน 1 กิโลกรัมต่อทองคำ 1 °C จะต้องให้ความร้อน 130 J (รูปที่ 5)

ข้าว. 5. ความจุความร้อนจำเพาะของทอง

ในบทต่อไป เราจะพูดถึงวิธีการคำนวณปริมาณความร้อน

รายการวรรณกรรม

Gendenstein L.E. , Kaidalov A.B. , Kozhevnikov V.B. / เอ็ด. Orlova V.A. , Roizena I.I. ฟิสิกส์ 8 - ม.: Mnemosyne
Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8 - ม.: Bustard, 2010.
Fadeeva A.A. , Zasov A.V. , Kiselev D.F. ฟิสิกส์ 8. - ม.: การตรัสรู้.

พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "vactekh-holod.ru" ()

การบ้าน

นักเรียนทุกคนต้องพบเจอในบทเรียนฟิสิกส์ด้วยแนวคิดเช่น "ความจุความร้อนจำเพาะ" ในกรณีส่วนใหญ่ ผู้คนจะลืมคำจำกัดความของโรงเรียน และมักจะไม่เข้าใจความหมายของคำศัพท์นี้เลย ในมหาวิทยาลัยเทคนิค นักเรียนส่วนใหญ่จะต้องเผชิญกับความร้อนจำเพาะไม่ช้าก็เร็ว อาจเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาฟิสิกส์หรืออาจมีใครบางคนมีวินัยเช่น "วิศวกรรมความร้อน" หรือ "อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค" ในกรณีนี้คุณจะต้องจำหลักสูตรของโรงเรียน ดังนั้น ด้านล่างนี้คือคำจำกัดความ ตัวอย่าง ความหมายของสารบางชนิด

คำนิยาม

ความจุความร้อนจำเพาะคือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดลักษณะว่าจะต้องจ่ายความร้อนให้กับหน่วยของสสารหรือนำออกจากหน่วยของสสารเพื่อให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปหนึ่งองศา สิ่งสำคัญคือต้องยกเลิกไม่ว่าองศาเซลเซียส เคลวิน และฟาเรนไฮต์ สิ่งสำคัญคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิต่อหน่วย

ความจุความร้อนจำเพาะมีหน่วยวัดของตัวเอง - ในระบบหน่วยสากล (SI) - จูลหารด้วยผลคูณของกิโลกรัมและองศาเคลวิน, J / (กก. K); หน่วยนอกระบบคืออัตราส่วนของแคลอรี่ต่อผลคูณของกิโลกรัมและองศาเซลเซียส cal/(kg °C) ค่านี้มักแสดงด้วยตัวอักษร c หรือ C ซึ่งบางครั้งใช้ดัชนี ตัวอย่างเช่น หากความดันคงที่ ดัชนีก็จะเป็น p และหากปริมาตรคงที่ ดังนั้น v

รูปแบบคำจำกัดความ

มีหลายสูตรของคำจำกัดความของปริมาณทางกายภาพที่กล่าวถึง นอกเหนือจากข้างต้นแล้ว คำจำกัดความถือว่ายอมรับได้ ซึ่งระบุว่าความจุความร้อนจำเพาะคืออัตราส่วนของค่าความจุความร้อนของสารต่อมวล ในกรณีนี้ จำเป็นต้องเข้าใจอย่างชัดเจนว่า "ความจุความร้อน" คืออะไร ดังนั้นความจุความร้อนจึงเรียกว่าปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่ต้องนำเข้าสู่ร่างกาย (สาร) หรือนำออกเพื่อเปลี่ยนค่าอุณหภูมิของมันทีละหนึ่ง ความจุความร้อนจำเพาะของมวลของสารที่มากกว่ากิโลกรัมถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับค่าเดียว

ตัวอย่างและความหมายบางส่วนของสารต่างๆ

จากการทดลองพบว่าค่านี้แตกต่างกันไปตามสารต่างๆ ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4.187 kJ/(kg K) ค่าสูงสุดของปริมาณไฮโดรเจนทางกายภาพนี้คือ 14.300 kJ/(kg·K) ค่าทองคำที่น้อยที่สุดคือ 0.129 kJ/(kg·K) หากคุณต้องการค่าสำหรับสารเฉพาะ คุณต้องใช้หนังสืออ้างอิงและค้นหาตารางที่เกี่ยวข้องและในนั้น - ค่าที่คุณสนใจ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถเร่งกระบวนการค้นหาได้ในบางครั้ง - สำหรับโทรศัพท์ทุกรุ่นที่มีตัวเลือกในการเข้าสู่เวิลด์ไวด์เว็บก็เพียงพอแล้ว พิมพ์คำถามที่สนใจลงในแถบค้นหา เริ่มการค้นหาและค้นหา คำตอบขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ ในกรณีส่วนใหญ่ คุณต้องคลิกลิงก์แรก อย่างไรก็ตาม บางครั้งคุณไม่จำเป็นต้องไปที่อื่นเลย - คำตอบสำหรับคำถามจะปรากฏอยู่ในคำอธิบายสั้นๆ ของข้อมูล

สารทั่วไปที่พวกเขาต้องการหาความจุความร้อน รวมถึงความร้อนจำเพาะ ได้แก่

อากาศ (แห้ง) - 1.005 kJ / (kg K),
อลูมิเนียม - 0.930 kJ / (กก. K),
ทองแดง - 0.385 kJ / (กก. K),
เอทานอล - 2.460 kJ / (กก. K),
เหล็ก - 0.444 kJ / (กก. K),
ปรอท - 0.139 kJ / (กก. K),
ออกซิเจน - 0.920 kJ / (กก. K),
ไม้ - 1,700 kJ/(kg K),
ทราย - 0.835 kJ/(กก. K)

ปริมาณพลังงานที่ต้องจ่ายให้กับสาร 1 กรัมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ 1 ° C ตามคำนิยามเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 กรัมขึ้น 1 ° C ต้องใช้ 4.18 J. Ecological Encyclopedic Dictionary ... ... พจนานุกรมนิเวศวิทยา

ความร้อนจำเพาะ- - [เอ.เอส. โกลด์เบิร์ก. พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษรัสเซีย 2006] หัวข้อพลังงานโดยทั่วไป EN ความร้อนเฉพาะ SH …

ความร้อนจำเพาะ- ทางกายภาพ. ปริมาณที่วัดโดยปริมาณความร้อนที่ต้องการให้ความร้อนแก่สาร 1 กิโลกรัมโดย 1 K (ดู) หน่วยความจุความร้อนจำเพาะเป็น SI (ดู) ต่อกิโลกรัมเคลวิน (J kg ∙ K)) ... สารานุกรมสารานุกรมอันยิ่งใหญ่

ความร้อนจำเพาะ- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. ความจุความร้อนต่อหน่วยมวล ความจุความร้อนมวล ความจุความร้อนจำเพาะ Eigenwarme, ฉ; spezifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. ความจุความร้อนมวล, f;… … Fizikos terminų žodynas

ดูความจุความร้อน... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

ความร้อนจำเพาะ- ความร้อนจำเพาะ... พจนานุกรมคำพ้องความหมายทางเคมีI

ความจุความร้อนจำเพาะของแก๊ส- — หัวข้อ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ TH ความร้อนจำเพาะของก๊าซ … คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมัน- — หัวข้อ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ TH ความร้อนจำเพาะของน้ำมัน … คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ความจุความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่- - [เอ.เอส. โกลด์เบิร์ก. พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษรัสเซีย 2006] หัวข้อ พลังงานโดยทั่วไป EN ความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่cpความร้อนจำเพาะความดันคงที่ … คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ความจุความร้อนจำเพาะที่ปริมาตรคงที่- - [เอ.เอส. โกลด์เบิร์ก. พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษรัสเซีย 2006] หัวข้อ พลังงานโดยทั่วไป EN ความร้อนจำเพาะที่ปริมาตรคงที่ ความร้อนจำเพาะปริมาตรคงที่ Cv … คู่มือนักแปลทางเทคนิค

หนังสือ

รากฐานทางกายภาพและธรณีวิทยาสำหรับการศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำในขอบฟ้าลึก Trushkin V.V. โดยทั่วไปแล้วหนังสือเล่มนี้อุทิศให้กับกฎของการควบคุมอุณหภูมิน้ำอัตโนมัติด้วยตัวโฮสต์ซึ่งค้นพบโดยผู้เขียนในปี 1991 ในตอนต้นของหนังสือ ทบทวนสภาพความรู้ปัญหาการเคลื่อนไหวลึก ...

คุณคิดว่าอะไรทำให้เตาร้อนเร็วขึ้น: น้ำหนึ่งลิตรในกระทะหรือกระทะที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม? มวลของวัตถุมีค่าเท่ากัน สันนิษฐานได้ว่าความร้อนจะเกิดขึ้นในอัตราเดียวกัน

แต่มันไม่ได้อยู่ที่นั่น! คุณสามารถทำการทดลองได้ - วางกระทะเปล่าบนกองไฟสักสองสามวินาทีอย่าเผามันและจำไว้ว่าอุณหภูมิที่ร้อนขึ้น แล้วเทน้ำลงในกระทะที่มีน้ำหนักเท่ากับน้ำหนักของกระทะพอดี ตามทฤษฎีแล้ว น้ำควรจะร้อนถึงอุณหภูมิเดียวกับกระทะเปล่าในสองเท่าของเวลา เนื่องจากในกรณีนี้ทั้งคู่จะถูกทำให้ร้อน - ทั้งน้ำและกระทะ

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคุณจะรอนานขึ้นสามเท่า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าน้ำยังคงร้อนน้อยลง ต้องใช้เวลานานกว่าน้ำเกือบสิบเท่าในการให้ความร้อนที่อุณหภูมิเท่ากันกับหม้อที่มีน้ำหนักเท่ากัน ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? อะไรทำให้น้ำไม่ร้อนขึ้น? เหตุใดเราจึงควรเปลืองก๊าซพิเศษเพื่อทำให้น้ำร้อนเมื่อปรุงอาหาร? เพราะมีปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสาร

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร

ค่านี้แสดงปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังร่างกายที่มีมวลหนึ่งกิโลกรัม เพื่อให้อุณหภูมิของมันเพิ่มขึ้นหนึ่งองศาเซลเซียส มีหน่วยวัดเป็น J / (กก. * ˚С) ค่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ แต่เนื่องจากความแตกต่างในคุณสมบัติของสารต่างๆ

ความร้อนจำเพาะของน้ำมีความร้อนจำเพาะของเหล็กประมาณสิบเท่า ดังนั้นหม้อจะร้อนเร็วกว่าน้ำในหม้อถึงสิบเท่า น่าแปลกที่ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำแข็งนั้นเท่ากับครึ่งหนึ่งของน้ำ ดังนั้นน้ำแข็งจะร้อนเร็วกว่าน้ำสองเท่า น้ำแข็งละลายง่ายกว่าน้ำร้อน ฟังดูแปลก ๆ มันเป็นเรื่องจริง

การคำนวณปริมาณความร้อน

ความจุความร้อนจำเพาะเขียนแทนด้วยตัวอักษร คและ ใช้ในสูตรคำนวณปริมาณความร้อน:

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

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน
c - ความจุความร้อนจำเพาะ
ม. - น้ำหนักตัว
t2 และ t1 เป็นอุณหภูมิสุดท้ายและเริ่มต้นของร่างกายตามลำดับ

สูตรความร้อนจำเพาะ: c = Q / m*(t2 - t1)

คุณยังสามารถแสดงจากสูตรนี้:

m = Q / c*(t2-t1) - น้ำหนักตัว
t1 = t2 - (Q / c*m) - อุณหภูมิร่างกายเริ่มต้น
t2 = t1 + (Q / c*m) - อุณหภูมิร่างกายสุดท้าย
Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - ความแตกต่างของอุณหภูมิ (เดลต้า t)

แล้วความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซล่ะ?ทุกอย่างสับสนมากขึ้นที่นี่ สำหรับของแข็งและของเหลว สถานการณ์จะง่ายขึ้นมาก ความจุความร้อนจำเพาะเป็นค่าคงที่ รู้จัก และคำนวณได้ง่าย สำหรับความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซ ค่านี้จะแตกต่างกันมากในสถานการณ์ที่ต่างกัน ลองใช้อากาศเป็นตัวอย่าง ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ความชื้น และความกดอากาศ

ในเวลาเดียวกัน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาตรของก๊าซก็เพิ่มขึ้น และเราจำเป็นต้องเพิ่มค่าอีกหนึ่งค่า - ปริมาตรคงที่หรือแปรผัน ซึ่งจะส่งผลต่อความจุความร้อนด้วย ดังนั้นเมื่อคำนวณปริมาณความร้อนสำหรับอากาศและก๊าซอื่น ๆ กราฟพิเศษของค่าความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซจะถูกใช้ขึ้นอยู่กับปัจจัยและเงื่อนไขต่างๆ