В какви единици се изразява специфичният топлинен капацитет? Каква е лабораторната работа, свързана с измерването на специфичния топлинен капацитет? Някои примери и значения за различни вещества
Специфична топлина
Топлинният капацитет е количеството топлина, погълнато от тялото при нагряване с 1 градус.Топлинният капацитет на тялото се обозначава с главна латинска буква СЪС.
От какво зависи топлинният капацитет на тялото? На първо място, от неговата маса. Ясно е, че загряването например на 1 килограм вода ще изисква повече топлина, отколкото загряването на 200 грама.
Какво ще кажете за вида на веществото? Нека направим експеримент. Нека вземем два еднакви съда и като налеем вода с тегло 400 g в единия от тях и растително масло с тегло 400 g в другия, ще започнем да ги нагряваме с еднакви горелки. Като наблюдаваме показанията на термометъра, ще видим, че маслото се загрява по-бързо. За да загреете вода и масло до еднаква температура, водата трябва да се загрява по-дълго. Но колкото по-дълго нагряваме водата, толкова повече топлина получава тя от горелката.
По този начин са необходими различни количества топлина, за да се нагрее една и съща маса от различни вещества до една и съща температура. Количеството топлина, необходимо за нагряване на тялото и следователно неговият топлинен капацитет зависят от вида на веществото, от което е съставено тялото.
Така например, за да се повиши температурата на вода с тегло 1 kg с 1 °C, е необходимо количество топлина, равно на 4200 J, а за да се нагрее същата маса слънчогледово масло с 1 °C, количество топлина, равно на Необходими са 1700 J.
Физическа величина, показваща колко топлина е необходима за нагряване на 1 kg вещество с 1 °C, се нарича специфичен топлинен капацитет на това вещество.
Всяко вещество има свой специфичен топлинен капацитет, който се обозначава с латинската буква c и се измерва в джаули на килограм градус (J/(kg K)).
Специфичният топлинен капацитет на едно и също вещество в различни агрегатни състояния (твърдо, течно и газообразно) е различен. Например, специфичният топлинен капацитет на водата е 4200 J/(kg K) и специфичния топлинен капацитет на леда J/(kg K) ; алуминият в твърдо състояние има специфичен топлинен капацитет от 920 J/(kg K), а в течност - J/(kg K).
Имайте предвид, че водата има много висок специфичен топлинен капацитет. Следователно водата в моретата и океаните, нагрявайки се през лятото, абсорбира голямо количество топлина от въздуха. Благодарение на това на местата, които се намират в близост до големи водни басейни, лятото не е толкова горещо, колкото на места, далеч от водата.
Специфичен топлинен капацитет на твърдите тела
Таблицата показва средните стойности на специфичния топлинен капацитет на веществата в температурния диапазон от 0 до 10 ° C (освен ако не е посочена друга температура)
| вещество | Специфичен топлинен капацитет, kJ/(kg K) |
|---|---|
| Твърд азот (при t=-250°C) | 0,46
|
| Бетон (при t=20 °C) | 0,88
|
| Хартия (при t=20 °C) | 1,50
|
| Въздухът е твърд (при t=-193 °C) | 2,0
|
| Графит |
0,75
|
| Дъб |
2,40
|
| Бор, смърч |
2,70
|
| Каменна сол |
0,92
|
| камък |
0,84
|
| Тухла (при t=0 °C) | 0,88
|
Специфичен топлинен капацитет на течности
| вещество | Температура, °C | |
|---|---|---|
| Бензин (B-70) |
20
|
2,05
|
| вода |
1-100
|
4,19
|
| Глицерол |
0-100
|
2,43
|
| Керосин | 0-100
|
2,09
|
| Машинно масло |
0-100
|
1,67
|
| Слънчогледово масло |
20
|
1,76
|
| мед |
20
|
2,43
|
| мляко |
20
|
3,94
|
| Масло | 0-100
|
1,67-2,09
|
| Меркурий |
0-300
|
0,138
|
| Алкохол |
20
|
2,47
|
| Етер |
18
|
3,34
|
Специфичен топлинен капацитет на метали и сплави
| вещество | Температура, °C | Специфичен топлинен капацитет, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| Алуминий |
0-200
|
0,92
|
| Волфрам |
0-1600
|
0,15
|
| Желязо |
0-100
|
0,46
|
| Желязо |
0-500
|
0,54
|
| злато |
0-500
|
0,13
|
| Иридий |
0-1000
|
0,15
|
| Магнезий |
0-500
|
1,10
|
| Мед |
0-500
|
0,40
|
| никел |
0-300
|
0,50
|
| Калай |
0-200
|
0,23
|
| платина |
0-500
|
0,14
|
| Олово |
0-300
|
0,14
|
| Сребро |
0-500
|
0,25
|
| Стомана |
50-300
|
0,50
|
| Цинк |
0-300
|
0,40
|
| Чугун |
0-200
|
0,54
|
Специфичен топлинен капацитет на разтопени метали и втечнени сплави
| вещество | Температура, °C | Специфичен топлинен капацитет, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| Азот |
-200,4
|
2,01
|
| Алуминий |
660-1000
|
1,09
|
| Водород |
-257,4
|
7,41
|
| въздух |
-193,0
|
1,97
|
| Хелий |
-269,0
|
4,19
|
| злато |
1065-1300
|
0,14
|
| Кислород |
-200,3
|
1,63
|
| Натрий |
100
|
1,34
|
| Калай |
250
|
0,25
|
| Олово |
327
|
0,16
|
| Сребро |
960-1300
|
0,29
|
Специфичен топлинен капацитет на газове и пари
при нормално атмосферно налягане
| вещество | Температура, °C | Специфичен топлинен капацитет, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| Азот |
0-200
|
1,0
|
| Водород |
0-200
|
14,2
|
| водна пара |
100-500
|
2,0
|
| въздух |
0-400
|
1,0
|
| Хелий |
0-600
|
5,2
|
| Кислород |
20-440
|
0,92
|
| Въглероден(II) оксид |
26-200
|
1,0
|
| Въглероден окис | 0-600
|
1,0
|
| Алкохолни пари |
40-100
|
1,2
|
| хлор |
13-200
|
0,50
|
/(kg K) и др.
Специфичният топлинен капацитет обикновено се обозначава с буквите cили СЪС, често с индекси.
Специфичният топлинен капацитет се влияе от температурата на веществото и други термодинамични параметри. Например, измерването на специфичния топлинен капацитет на водата ще даде различни резултати при 20 °C и 60 °C. В допълнение, специфичният топлинен капацитет зависи от това как е позволено да се променят термодинамичните параметри на веществото (налягане, обем и т.н.); например специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане ( C P) и при постоянен обем ( C V), най-общо казано, са различни.
Формула за изчисляване на специфичния топлинен капацитет:
Къде c- специфичен топлинен капацитет, Q- количеството топлина, получено от вещество при нагряване (или освободено при охлаждане), м- маса на нагрятото (охладено) вещество, Δ Т- разликата между крайната и началната температура на веществото.
Специфичният топлинен капацитет може да зависи (и по принцип, строго погледнато, винаги, повече или по-малко силно, зависи) от температурата, следователно следната формула с малки (формално безкрайно малки) стойности е по-правилна: И :
Специфични топлинни стойности за някои вещества
(За газовете е даден специфичният топлинен капацитет при изобарен процес (C p))
| вещество | Физическо състояние | Специфични топлинен капацитет, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| въздух (сух) | газ | 1,005 |
| въздух (100% влажност) | газ | 1,0301 |
| алуминий | твърдо | 0,903 |
| берилий | твърдо | 1,8245 |
| месинг | твърдо | 0,37 |
| калай | твърдо | 0,218 |
| мед | твърдо | 0,385 |
| молибден | твърдо | 0,250 |
| стомана | твърдо | 0,462 |
| диамант | твърдо | 0,502 |
| етанол | течност | 2,460 |
| злато | твърдо | 0,129 |
| графит | твърдо | 0,720 |
| хелий | газ | 5,190 |
| водород | газ | 14,300 |
| желязо | твърдо | 0,444 |
| олово | твърдо | 0,130 |
| чугун | твърдо | 0,540 |
| волфрам | твърдо | 0,134 |
| литий | твърдо | 3,582 |
| течност | 0,139 | |
| азот | газ | 1,042 |
| петролни масла | течност | 1,67 - 2,01 |
| кислород | газ | 0,920 |
| кварцово стъкло | твърдо | 0,703 |
| вода 373 K (100 °C) | газ | 2,020 |
| вода | течност | 4,187 |
| лед | твърдо | 2,060 |
| бирена мъст | течност | 3,927 |
| Стойностите се основават на стандартни условия, освен ако не е отбелязано друго. | ||
| вещество | Специфични топлинен капацитет kJ/(kg K) |
|---|---|
| асфалт | 0,92 |
| масивна тухла | 0,84 |
| пясъчно-варова тухла | 1,00 |
| бетон | 0,88 |
| коронно стъкло (стъкло) | 0,67 |
| кремък (стъкло) | 0,503 |
| прозоречно стъкло | 0,84 |
| гранит | 0,790 |
| сапунен камък | 0,98 |
| гипс | 1,09 |
| мрамор, слюда | 0,880 |
| пясък | 0,835 |
| стомана | 0,47 |
| почва | 0,80 |
| дърво | 1,7 |
Вижте също
Напишете отзив за статията "Специфичен топлинен капацитет"
Бележки
Литература
- Таблици на физическите величини. Наръчник, изд. И. К. Кикойна, М., 1976.
- Сивухин Д.В. Общ курс по физика. - Т. II. Термодинамика и молекулярна физика.
- Е. М. Лифшиц // под. изд. А. М. ПрохороваФизическа енциклопедия. - М.: „Съветска енциклопедия“, 1998. - Т. 2.<
Извадка, характеризираща специфичния топлинен капацитет
- Работи ли? – повтори Наташа.– Ще ви разкажа за себе си. Имах един братовчед...
- Знам - Кирила Матвеич, но той е старец?
– Не винаги е бил старец. Но ето какво, Наташа, ще говоря с Боря. Не му се налага да пътува толкова често...
- Защо да не го прави, ако иска?
- Защото знам, че това няма да завърши с нищо.
- Защо знаеш? Не, мамо, не му казвай. Какви глупости! - каза Наташа с тона на човек, на когото искат да отнемат имуществото му.
„Е, няма да се женя, така че нека си ходи, ако той се забавлява и аз се забавлявам.“ – усмихна се Наташа и погледна майка си.
„Не съм женен, просто така“, повтори тя.
- Как е това, приятелю?
- Да, да. Е, много е необходимо да не се женя, но... така.
— Да, да — повтори графинята и, разтърсвайки цялото си тяло, се засмя с мил, неочакван смях на стара жена.
„Спри да се смееш, спри“, извика Наташа, „разтърсваш цялото легло“. Страшно приличаш на мен, същата смешка... Чакай... - Тя хвана двете ръце на графинята, целуна костицата на малкия пръст на едната - Джун, и продължи да целува юли, август на другата ръка. - Мамо, много ли е влюбен? Какво ще кажете за очите си? Толкова ли беше влюбен? И много сладко, много, много сладко! Но не ми е съвсем по вкуса - тесен е, като настолен часовник... Не разбирате ли?... Тесен, нали знаете, сив, светъл...
- Защо лъжеш! - каза графинята.
Наташа продължи:
– Не разбираш ли? Николенка щеше да разбере... Безухото е синьо, тъмно синьо с червено и е четириъгълно.
— Ти също флиртуваш с него — каза графинята, смеейки се.
- Не, той е масон, разбрах. Хубаво е, тъмно синьо и червено, как да ти го обясня...
„Графиня“, чу се гласът на графа зад вратата. -Буден ли си? – Наташа скочи боса, грабна обувките си и изтича в стаята си.
Тя не можа да заспи дълго време. Все си мислеше, че никой не може да разбере всичко, което тя разбира и което е в нея.
— Соня? — помисли си тя, гледайки спящата, свита котка с огромната си плитка. "Не, къде трябва да отиде!" Тя е добродетелна. Тя се влюби в Николенка и не иска да знае нищо друго. Мама също не разбира. Удивително е колко съм умна и как... тя е сладка - продължи тя, говорейки си в трето лице и си представяйки, че някой много умен, най-умен и най-хубав мъж говори за нея... "Всичко, всичко е в нея .” , - продължи този човек, - тя е необикновено умна, мила и после добра, необикновено добра, сръчна, плува, язди отлично и има глас! Може да се каже, невероятен глас!“ Тя изпя любимата си музикална фраза от Операта Керубини, хвърли се на леглото, засмя се с радостната мисъл, че ще заспи, извика на Дуняша да угаси свещта и преди Дуняша да успее да излезе от стаята, тя вече беше преминал в друг, още по-щастлив свят на мечтите, където всичко беше толкова лесно и прекрасно, колкото и в действителност, но беше само още по-добро, защото беше различно.
На следващия ден графинята, поканила Борис при себе си, разговаря с него и от този ден той спря да посещава Ростови.
На 31 декември, в новогодишната нощ на 1810 г., le reveillon [нощна вечеря], имаше бал в къщата на благородника на Екатерина. Дипломатическият корпус и суверенът трябваше да бъдат на бала.
На Английската алея прочутата къща на благородник грееше в безброй светлини. На осветения вход с червена кърпа стоеше полиция, и то не само жандармеристи, но и шефът на полицията на входа и десетки полицаи. Каретите потеглиха и дойдоха нови с червени лакеи и лакеи с шапки с пера. От вагоните излизаха мъже в униформи, звезди и ленти; дами в сатен и хермелин внимателно слизаха по шумно постланите стъпала и забързано и безшумно вървяха по платното на входа.
Почти всеки път, когато пристигне нов файтон, в тълпата се чува ропот и се свалят шапки.
„Суверен?... Не, министър... принц... пратеник... Не виждате ли перата?...” – казаха от тълпата. Един от тълпата, по-добре облечен от останалите, изглежда познаваше всички и назова по име най-благородните благородници от онова време.
Вече една трета от гостите бяха пристигнали на този бал, а Ростови, които трябваше да бъдат на този бал, все още набързо се готвеха да се обличат.
Имаше много разговори и подготовка за този бал в семейство Ростови, много страхове, че поканата няма да бъде получена, роклята няма да бъде готова и всичко няма да се получи както трябва.
Заедно с Ростови на бала отиде Мария Игнатиевна Перонская, приятелка и роднина на графинята, слаба и жълта прислужница на стария двор, водеща провинциалните Ростови във висшето петербургско общество.
В 10 часа вечерта Ростови трябваше да вземат прислужницата в Таврическата градина; и въпреки това вече беше пет без десет, а младите дами още не бяха облечени.
Наташа отиваше на първия голям бал в живота си. Този ден тя стана в 8 часа сутринта и цял ден беше в трескаво безпокойство и активност. Цялата й сила от самата сутрин беше насочена към това всички: тя, майка, Соня да са облечени по най-добрия възможен начин. Соня и графинята й се довериха напълно. Графинята трябваше да носи кадифена рокля масака, двете бяха облечени в бели опушени рокли върху розови, копринени калъфи с рози в корсажа. Косата трябваше да бъде сресана a la grecque [на гръцки].
Всичко най-важно вече беше направено: краката, ръцете, шията, ушите вече бяха особено внимателно, като в бална зала, измити, парфюмирани и напудрени; вече носеха копринени, мрежести чорапи и бели сатенени обувки с панделки; прическите бяха почти готови. Соня свърши с обличането, графинята също; но Наташа, която работеше за всички, изостана. Тя все още седеше пред огледалото с пеньоар, преметнат върху слабите й рамене. Соня, вече облечена, застана в средата на стаята и, като натисна болезнено с малкия си пръст, заби последната панделка, която изскърца под иглата.
(или пренос на топлина).
Специфичен топлинен капацитет на веществото.
Топлинен капацитет- това е количеството топлина, погълнато от тялото при нагряване с 1 градус.
Топлинният капацитет на тялото се обозначава с главна латинска буква СЪС.
От какво зависи топлинният капацитет на тялото? На първо място, от неговата маса. Ясно е, че загряването например на 1 килограм вода ще изисква повече топлина, отколкото загряването на 200 грама.
Какво ще кажете за вида на веществото? Нека направим експеримент. Нека вземем два еднакви съда и като налеем вода с тегло 400 g в единия от тях и растително масло с тегло 400 g в другия, ще започнем да ги нагряваме с еднакви горелки. Като наблюдаваме показанията на термометъра, ще видим, че маслото се загрява бързо. За да загреете вода и масло до еднаква температура, водата трябва да се загрява по-дълго. Но колкото по-дълго нагряваме водата, толкова повече топлина получава тя от горелката.
По този начин, нагряването на една и съща маса от различни вещества до една и съща температура изисква различни количества топлина. Количеството топлина, необходимо за нагряване на тялото и следователно неговият топлинен капацитет зависят от вида на веществото, от което е съставено тялото.
Така например, за да се повиши температурата на вода с тегло 1 kg с 1°C, е необходимо количество топлина, равно на 4200 J, а за да се нагрее същата маса слънчогледово масло с 1°C, количество топлина, равно на Необходими са 1700 J.
Физическата величина, показваща колко топлина е необходима за нагряване на 1 kg вещество с 1 ºС, се нарича специфичен топлинен капацитетот това вещество.
Всяко вещество има свой специфичен топлинен капацитет, който се обозначава с латинската буква c и се измерва в джаули на килограм градус (J/(kg °C)).
Специфичният топлинен капацитет на едно и също вещество в различни агрегатни състояния (твърдо, течно и газообразно) е различен. Например специфичният топлинен капацитет на водата е 4200 J/(kg °C), а специфичният топлинен капацитет на леда е 2100 J/(kg °C); алуминият в твърдо състояние има специфичен топлинен капацитет 920 J/(kg - °C), а в течно състояние - 1080 J/(kg - °C).
Имайте предвид, че водата има много висок специфичен топлинен капацитет. Следователно водата в моретата и океаните, нагрявайки се през лятото, абсорбира голямо количество топлина от въздуха. Благодарение на това на местата, които се намират в близост до големи водни басейни, лятото не е толкова горещо, колкото на места, далеч от водата.
Изчисляване на количеството топлина, необходимо за нагряване на тялото или отделено от него при охлаждане.
От горното става ясно, че количеството топлина, необходимо за нагряване на тялото, зависи от вида на веществото, от което се състои тялото (т.е. неговия специфичен топлинен капацитет) и от масата на тялото. Също така е ясно, че количеството топлина зависи от това с колко градуса ще повишим телесната температура.
Така че, за да определите количеството топлина, необходимо за нагряване на тялото или освободено от него по време на охлаждане, трябва да умножите специфичния топлинен капацитет на тялото по неговата маса и по разликата между крайната и началната температура:
Q = cm (t 2 - t 1 ) ,
Къде Q- количество топлина, c— специфичен топлинен капацитет, м- телесно тегло, t 1 — начална температура, t 2 — крайна температура.
Когато тялото се загрее t 2 > t 1 и следователно Q > 0 . Когато тялото се охлади t 2i< t 1 и следователно Q< 0 .
Ако е известен топлинният капацитет на цялото тяло СЪС, Qопределя се по формулата:
Q = C (t 2 - t 1 ) .
В днешния урок ще въведем такова физическо понятие като специфичния топлинен капацитет на веществото. Научаваме, че зависи от химичните свойства на веществото, а стойността му, която можете да намерите в таблиците, е различна за различните вещества. След това ще разберем мерните единици и формулата за намиране на специфичен топлинен капацитет, а също така ще се научим да анализираме топлинните свойства на веществата въз основа на стойността на техния специфичен топлинен капацитет.
Калориметър(от лат. калор– топлина и метор- мярка) - устройство за измерване на количеството топлина, отделена или погълната във всеки физически, химичен или биологичен процес. Терминът "калориметър" е предложен от А. Лавоазие и П. Лаплас.
Калориметърът се състои от капак, вътрешно и външно стъкло. Много важно при конструкцията на калориметъра е наличието на въздушен слой между по-малкия и по-големия съд, който поради ниската топлопроводимост осигурява слаб пренос на топлина между съдържанието и външната среда. Този дизайн ви позволява да разглеждате калориметъра като вид термос и практически да се отървете от влиянието на външната среда върху процесите на топлообмен вътре в калориметъра.
Калориметърът е предназначен за по-точни измервания на специфични топлинни мощности и други топлинни параметри на тела от посочените в таблицата.
Коментирайте.Важно е да се отбележи, че такова понятие като количеството топлина, което много често използваме, не трябва да се бърка с вътрешната енергия на тялото. Количеството топлина се определя именно от изменението на вътрешната енергия, а не от нейната специфична стойност.
Имайте предвид, че специфичният топлинен капацитет на различните вещества е различен, което може да се види в таблицата (фиг. 3). Например златото има специфичен топлинен капацитет. Както посочихме по-рано, физическият смисъл на тази стойност на специфичния топлинен капацитет означава, че за да се нагрее 1 kg злато с 1 °C, трябва да му се доставят 130 J топлина (фиг. 5).
ориз. 5. Специфичен топлинен капацитет на златото
В следващия урок ще обсъдим изчисляването на стойността на количеството топлина.
списъклитература
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ед. Орлова V.A., Roizena I.I. Физика 8. - М.: Мнемозина.
- Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
- Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.
- Интернет портал “vactekh-holod.ru” ()
домашна работа
Количеството енергия, което трябва да се достави на 1 g вещество, за да се повиши температурата му с 1°C. По дефиниция, за да се повиши температурата на 1 g вода с 1°C, са необходими 4,18 J. Екологичен енциклопедичен речник.... Екологичен речник
специфична топлина- - [A.S. Goldberg. Англо-руски енергиен речник. 2006] Енергийни теми като цяло EN специфична топлинаSH ...
СПЕЦИФИЧНА ТОПЛИНА- физически количество, измерено чрез количеството топлина, необходимо за нагряване на 1 kg вещество с 1 K (cm). SI единица за специфичен топлинен капацитет (cm) на килограм келвин (J kg∙K)) ... Голяма политехническа енциклопедия
специфична топлина- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. топлинен капацитет на единица маса; маса топлинна мощност; специфичен топлинен капацитет vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, е рус. масов топлинен капацитет, f;… … Fizikos terminų žodynas
Вижте Топлинна мощност... Велика съветска енциклопедия
специфична топлина- специфична топлина... Речник на химичните синоними I
специфичен топлинен капацитет на газа- - Теми нефтена и газова промишленост EN газ специфична топлина ... Ръководство за технически преводач
специфичен топлинен капацитет на маслото- - Теми петролна и газова промишленост EN петрол специфична топлина ... Ръководство за технически преводач
специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане- - [A.S. Goldberg. Англо-руски енергиен речник. 2006] Теми: енергия като цяло EN специфична топлина при постоянно наляганеcpпостоянно налягане специфична топлина ... Ръководство за технически преводач
специфичен топлинен капацитет при постоянен обем- - [A.S. Goldberg. Англо-руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлина при постоянен обем постоянен обем специфична топлинаCv ... Ръководство за технически преводач
Книги
- Физически и геоложки основи на изследването на движението на водата в дълбоки хоризонти, В.В. началото на книгата, преглед на състоянието на познанията по проблема за движението на дълбоки...
