Питома теплоємність речовини одиниці виміру. Питома теплоємність: для чого вона потрібна і в чому її зміст

На сьогоднішньому уроці ми введемо таке фізичне поняття як питома теплоємність речовини. Дізнаємося, що вона залежить від хімічних властивостей речовини, а її значення, яке можна знайти в таблицях, по-різному для різних речовин. Потім з'ясуємо одиниці виміру та формулу знаходження питомої теплоємності, а також навчимося аналізувати теплові властивості речовин за значенням їхньої питомої теплоємності.

Калориметр(Від лат. calor– тепло та metor– вимірювати) – прилад для вимірювання кількості теплоти, що виділяється або поглинається у будь-якому фізичному, хімічному чи біологічному процесі. Термін «калориметр» було запропоновано А. Лавуазьє та П. Лапласом.

Складається калориметр із кришки, внутрішньої та зовнішньої склянки. Дуже важливим у конструкції калориметра є те, що між меншою та більшою судинами існує прошарок повітря, який забезпечує через низьку теплопровідність погану теплопередачу між вмістом та зовнішнім середовищем. Така конструкція дозволяє розглядати калориметр як своєрідний термос і практично позбутися впливів довкілля на перебіг процесів теплообміну всередині калориметра.

Призначений калориметр для більш точних, ніж зазначено в таблиці, вимірювання питомих теплоємностей та інших теплових параметрів тіл.

Зауваження.Важливо, що таке поняття, як кількість теплоти, яким ми дуже часто користуємося, не можна плутати із внутрішньою енергією тіла. Кількість теплоти визначає саме зміна внутрішньої енергії, а чи не його конкретне значення.

Зазначимо, що питома теплоємність різних речовин різна, що можна побачити за таблицею (рис. 3). Наприклад, у золота питома теплоємність. Як ми вже зазначали раніше, фізичний зміст такого значення питомої теплоємності означає, що для нагрівання 1 кг золота на 1 °С йому необхідно повідомити 130 Дж теплоти (рис. 5).

Рис. 5. Питома теплоємність золота

На наступному уроці ми обговоримо обчислення кількості теплоти.

переліклітератури

Генденштейн Л.Е, Кайдалов А.Б., Кожевніков В.Б. / За ред. Орлова В.А., Ройзена І.І. Фізика 8. – К.: Мнемозіна.
Перишкін А.В. Фізика 8. – М.: Дрофа, 2010.
Фадєєва А.А., Засов А.В., Кисельов Д.Ф. Фізика 8. - М: Просвітництво.

Інтернет-портал "vactekh-holod.ru" ()

Домашнє завдання

Кожен школяр стикається на уроках фізики з таким поняттям, як "питома теплоємність". Найчастіше люди забувають шкільне визначення, а найчастіше зовсім не розуміють значення даного терміна. У технічних вишах більшість студентів рано чи пізно зіткнеться з питомою теплоємністю. Можливо, в рамках вивчення фізики, а може, у когось буде така дисципліна як "теплотехніка" або "технічна термодинаміка". У такому разі доведеться згадувати шкільну програму. Отже, нижче розглядається визначення, приклади, значення деяких речовин.

Визначення

Питома теплоємність є фізичною величиною, яка характеризує скільки тепла необхідно підвести до одиниці речовини або відвести від одиниці речовини, щоб його температура змінилася на один градус. Важливо скасувати, що немає значення, градус Цельсія, Кельвіна і за Фаренгейту, головне - зміна температури на одиницю.

Питома теплоємність має власну одиницю виміру - у міжнародній системі одиниць (СІ) - Джоуль, поділений на твір кілограма і градус Кельвіна, Дж/(кг·К); позасистемною одиницею є відношення калорії до твору кілограма та градуса Цельсія, кал/(кг·°C). Дана величина найчастіше позначається літерою С або С, іноді використовуються індекси. Наприклад, якщо тиск постійно, то індекс р, якщо постійним є обсяг, то v.

Варіації визначення

Можливі кілька формулювань визначення фізичної величини, що обговорюється. Крім викладеної вище, прийнятним вважається визначення, яке свідчить, що питома теплоємність є відношенням значення теплоємності речовини до його маси. І тут необхідно чітко розуміти, що таке " теплоємність " . Отже, теплоємністю називають фізичну величину, що показує, яку кількість теплоти необхідно підвести до тіла (речовини) або відвести з метою зміни значення температури на одиницю. Питома теплоємність маси речовини, більшої за кілограм, визначається аналогічно як для одиничного значення.

Деякі приклади та значення для різних речовин

Експериментально з'ясовано, що з різних речовин це значення по-різному. Наприклад, питома теплоємність води становить 4,187 кДж/(кгК). Найбільше значення цієї фізичної величини у водню - 14,300 кДж/(кгК), найменше - у золота, становить 0,129 кДж/(кгК). Якщо необхідно значення для конкретної речовини, то потрібно взяти довідник і знайти відповідні таблиці, а в них - значення, що цікавлять. Однак сучасні технології дозволяють у рази прискорити процес пошуку - достатньо на будь-якому телефоні, який має опцію входу до всесвітньої мережі Інтернет, набрати питання, що цікавить у пошуковому рядку, почати пошук і за результатами шукати відповідь. У більшості випадків необхідно перейти за першим посиланням. Однак іноді зовсім не потрібно нікуди більше переходити - в короткому описі інформації видно відповідь на запитання.

Найпоширеніші речовини, котрим шукають теплоємність, зокрема і питому, це:

повітря (сухе) - 1,005 кДж/(кг·К),
алюміній - 0,930 кДж/(кг К),
мідь - 0,385 кДж/(кг К),
етанол - 2,460 кДж/(кг·К),
залізо - 0,444 кДж/(кг К),
ртуть - 0,139 кДж/(кг К),
кисень - 0,920 кДж/(кг К),
деревина - 1,700 кДж/(кг К),
пісок - 0,835 кДж/(кг К).

Кількість енергії, яку необхідно повідомити 1 г якоїсь речовини, щоб підвищити його температуру на 1°С. За визначенням, щоб підвищити температуру 1 р води на 1°З, потрібно 4,18 Дж. Екологічний енциклопедичний словник. Екологічний словник

питома теплоємність- - [А.С.Гольдберг. Англо-російський енергетичний словник. 2006 р.] Тематики енергетика загалом EN specific heatSH …

ПИТОМА ТЕПЛОЄМНІСТЬ- Фіз. величина, що вимірюється кількістю теплоти, необхідною для нагрівання 1 кг речовини на 1 К (див.). Одиниця питомої темплоємності в СІ (див.) на кілограм кельвін (Дж кг К)) … Велика політехнічна енциклопедія

питома теплоємність- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat capacity per unit mass; massic heat capacity; specific heat capacity vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. масова теплоємність, f;… … Fizikos terminų žodynas

Див. Теплоємність … Велика Радянська Енциклопедія

питома теплоємність- Питома теплота … Словник хімічних синонімів I

питома теплоємність газу- — Тематика нафтогазова промисловість EN gas specific heat … Довідник технічного перекладача

питома теплоємність нафти- — Тематика нафтогазова промисловість EN oil specific heat … Довідник технічного перекладача

питома теплоємність при постійному тиску- - [А.С.Гольдберг. Англо-російський енергетичний словник. 2006 р.] Тематики енергетика в цілому EN specific heat at constant pressurecpconstant pressure specific heat … Довідник технічного перекладача

питома теплоємність при постійному обсязі- - [А.С.Гольдберг. Англо-російський енергетичний словник. 2006 р.] Тематики енергетика в цілому EN specific heat at constant volumeconstant volume specific heatCv … Довідник технічного перекладача

Книги

Фізичні та геологічні основи вивчення руху вод у глибоких горизонтах, Трушкін В.В.. Загалом книга присвячена закону авторегулювання температури води з вміщаючим тілом, відкритому автором у 1991 р. На початку книги проведено огляд стану вивченості проблеми руху глибоких…

Як ви думаєте, що швидше нагрівається на плиті: літр води в каструльці або сама каструлька масою 1 кілограм? Маса тіл однакова, можна припустити, що нагрівання відбуватиметься з однаковою швидкістю.

А не тут було! Можете зробити експеримент - поставте порожню каструльку на вогонь на кілька секунд, тільки не спалить, і запам'ятайте, до якої температури вона нагрілася. А потім налийте в каструлю води рівно такої ж ваги, як і вага каструлі. За ідеєю, вода повинна нагрітися до такої ж температури, що й порожня каструля за вдвічі більший час, тому що в даному випадку вони нагріваються обидві - і вода, і каструля.

Однак, навіть якщо ви чекаєте втричі більший час, переконайтеся, що вода нагрілася все одно менше. Воді знадобиться майже вдесятеро більше часу, щоб нагрітися до такої ж температури, що й каструля тієї ж ваги. Чому це відбувається? Що заважає воді нагріватись? Чому ми повинні витрачати зайвий газ на підігрів води під час приготування їжі? Тому що існує фізична величина, яка називається питомою теплоємністю речовини.

Питома теплоємність речовини

Ця величина показує, скільки теплоти треба передати тілу масою один кілограм, щоб його температура збільшилася на градус Цельсія. Вимірюється в Дж/(кг * ˚С). Існує ця величина не з власної забаганки, а через різницю властивостей різних речовин.

Питома теплоємність води приблизно в десять разів вища за питому теплоємність заліза, тому каструля нагріється в десять разів швидше за воду в ній. Цікаво, що питома теплоємність льоду вдвічі менша від теплоємності води. Тому лід нагріватиметься вдвічі швидше за воду. Розтопити кригу простіше, ніж нагріти воду. Хоч як дивно звучить, але це факт.

Розрахунок кількості теплоти

Позначається питома теплоємність буквою cі застосовується у формулі для розрахунку кількості теплоти:

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

де Q - це кількість теплоти,
c - питома теплоємність,
m - маса тіла,
t2 і t1 - відповідно, кінцева та початкова температури тіла.

Формула питомої теплоємності: c = Q / m * (t2 - t1)

Також із цієї формули можна виразити:

m = Q / c * (t2-t1) - масу тіла
t1 = t2 - (Q / c * m) - Початкова температура тіла
t2 = t1 + (Q / c * m) - кінцеву температуру тіла
Δt = t2 - t1 = (Q / c * m) - різницю температур (дельта t)

А що щодо питомої теплоємності газів?Тут все заплутаніше. З твердими речовинами і рідинами справа набагато простіше. Їхня питома теплоємність - величина постійна, відома, легко розраховується. А щодо питомої теплоємності газів, то величина ця дуже різна в різних ситуаціях. Візьмемо для прикладу повітря. Питома теплоємність повітря залежить від складу, вологості, атмосферного тиску.

При цьому, при збільшенні температури, газ збільшується в обсязі, і нам треба запровадити ще одне значення – постійного чи змінного об'єму, що також вплине на теплоємність. Тому при розрахунках кількості теплоти для повітря та інших газів користуються спеціальними графіками величин питомої теплоємності газів залежно від різних факторів та умов.