V jakých jednotkách se vyjadřuje měrná tepelná kapacita? Co obnáší laboratorní práce při měření měrné tepelné kapacity? Některé příklady a významy pro různé látky

05.04.2019, 01:42

Specifické teplo

Tepelná kapacita je množství tepla absorbovaného tělesem při zahřátí o 1 stupeň.

Tepelná kapacita tělesa je označena velkým latinským písmenem S.

Na čem závisí tepelná kapacita tělesa? Především z její hmoty. Je jasné, že ohřátí např. 1 kilogramu vody bude vyžadovat více tepla než ohřátí 200 gramů.

A co druh látky? Udělejme experiment. Vezmeme dvě identické nádoby a po nalití vody o hmotnosti 400 g do jedné z nich a rostlinného oleje o hmotnosti 400 g do druhé je začneme zahřívat pomocí stejných hořáků. Pozorováním údajů teploměru uvidíme, že se olej rychleji zahřeje. Aby se voda a olej ohřály na stejnou teplotu, musí se voda ohřívat déle. Čím déle ale vodu ohříváme, tím více tepla dostává od hořáku.

K zahřátí stejné hmoty různých látek na stejnou teplotu je tedy zapotřebí různé množství tepla. Množství tepla potřebné k zahřátí tělesa a tedy i jeho tepelná kapacita závisí na druhu látky, ze které se těleso skládá.

Takže například ke zvýšení teploty vody o hmotnosti 1 kg o 1 °C je potřeba množství tepla rovné 4200 J a k zahřátí stejné hmotnosti slunečnicového oleje o 1 °C množství tepla rovné Je potřeba 1700 J.

Fyzikální veličina udávající, kolik tepla je potřeba k ohřátí 1 kg látky o 1 °C, se nazývá měrná tepelná kapacita této látky.

Každá látka má svou specifickou tepelnou kapacitu, která se označuje latinským písmenem c a měří se v joulech na kilogram stupně (J/(kg K)).

Měrná tepelná kapacita téže látky v různých stavech agregace (pevné, kapalné a plynné) je různá. Například měrná tepelná kapacita vody je 4200 J/(kg K) a měrná tepelná kapacita ledu J/(kg K) ; hliník v pevném stavu má specifickou tepelnou kapacitu 920 J/(kg K) a v kapalině - J/(kg K).

Všimněte si, že voda má velmi vysokou měrnou tepelnou kapacitu. Voda v mořích a oceánech, která se v létě zahřívá, proto absorbuje velké množství tepla ze vzduchu. Díky tomu v místech, která se nacházejí v blízkosti velkých vodních ploch, není léto tak horké jako v místech daleko od vody.

Měrná tepelná kapacita pevných látek

V tabulce jsou uvedeny průměrné hodnoty měrné tepelné kapacity látek v teplotním rozsahu 0 až 10°C (pokud není uvedena jiná teplota)

Látka	Měrná tepelná kapacita, kJ/(kg K)
Pevný dusík (při t=-250°C)	0,46
Beton (při t=20 °C)	0,88
Papír (při t=20 °C)	1,50
Vzduch je pevný (při t=-193 °C)	2,0
Grafit	0,75
Dubový strom	2,40
Strom borovice, smrk	2,70
Kamenná sůl	0,92
Kámen	0,84
Cihla (při t=0 °C)	0,88

Měrná tepelná kapacita kapalin

Látka	Teplota, °C
Benzín (B-70)	20	2,05
Voda	1-100	4,19
Glycerol	0-100	2,43
Petrolej	0-100	2,09
Strojní olej	0-100	1,67
Slunečnicový olej	20	1,76
Med	20	2,43
Mléko	20	3,94
Olej	0-100	1,67-2,09
Rtuť	0-300	0,138
Alkohol	20	2,47
Éter	18	3,34

Měrná tepelná kapacita kovů a slitin

Látka	Teplota, °C	Měrná tepelná kapacita, kJ/(kg K)
Hliník	0-200	0,92
Wolfram	0-1600	0,15
Železo	0-100	0,46
Železo	0-500	0,54
Zlato	0-500	0,13
Iridium	0-1000	0,15
Hořčík	0-500	1,10
Měď	0-500	0,40
Nikl	0-300	0,50
Cín	0-200	0,23
Platina	0-500	0,14
Vést	0-300	0,14
Stříbro	0-500	0,25
Ocel	50-300	0,50
Zinek	0-300	0,40
Litina	0-200	0,54

Měrná tepelná kapacita roztavených kovů a zkapalněných slitin

Látka	Teplota, °C	Měrná tepelná kapacita, kJ/(kg K)
Dusík	-200,4	2,01
Hliník	660-1000	1,09
Vodík	-257,4	7,41
Vzduch	-193,0	1,97
Hélium	-269,0	4,19
Zlato	1065-1300	0,14
Kyslík	-200,3	1,63
Sodík	100	1,34
Cín	250	0,25
Vést	327	0,16
Stříbro	960-1300	0,29

Měrná tepelná kapacita plynů a par

za normálního atmosférického tlaku

Látka	Teplota, °C	Měrná tepelná kapacita, kJ/(kg K)
Dusík	0-200	1,0
Vodík	0-200	14,2
vodní pára	100-500	2,0
Vzduch	0-400	1,0
Hélium	0-600	5,2
Kyslík	20-440	0,92
Oxid uhelnatý	26-200	1,0
Oxid uhelnatý	0-600	1,0
Alkoholové páry	40-100	1,2
Chlór	13-200	0,50

/(kg K) atd.

Měrná tepelná kapacita se obvykle označuje písmeny C nebo S, často s indexy.

Měrná tepelná kapacita je ovlivněna teplotou látky a dalšími termodynamickými parametry. Například měření měrné tepelné kapacity vody poskytne různé výsledky při 20 °C a 60 °C. Kromě toho měrná tepelná kapacita závisí na tom, jak se termodynamické parametry látky (tlak, objem atd.) mohou měnit; například měrná tepelná kapacita při konstantním tlaku ( C P) a při konstantní hlasitosti ( C V), obecně řečeno, jsou různé.

Vzorec pro výpočet měrné tepelné kapacity:

$c=\frac(Q)( m\Delta T),$ Kde C- měrná tepelná kapacita, Q- množství tepla přijatého látkou při zahřívání (nebo uvolněného při ochlazení), m- hmotnost ohřáté (ochlazené) látky, Δ T- rozdíl mezi konečnou a počáteční teplotou látky.

Měrná tepelná kapacita může záviset (a v zásadě, přísně vzato, vždy, více či méně silně, závisí) na teplotě, proto je správnější následující vzorec s malými (formálně nekonečně malými) hodnotami: $\delta T$ A $\delta Q$ :

$c(T) = \frac 1 (m) \left(\frac(\delta Q)(\delta T)\vpravo).$

Měrné hodnoty tepla pro některé látky

(U plynů je uvedena měrná tepelná kapacita v izobarickém procesu (C p))

Tabulka I: Standardní hodnoty specifické tepelné kapacity

Látka	Fyzický stav	Konkrétní tepelná kapacita, kJ/(kg K)
vzduch (suchý)	plyn	1,005
vzduch (100% vlhkost)	plyn	1,0301
hliník	solidní	0,903
beryllium	solidní	1,8245
mosaz	solidní	0,37
cín	solidní	0,218
měď	solidní	0,385
molybden	solidní	0,250
ocel	solidní	0,462
diamant	solidní	0,502
ethanol	kapalný	2,460
zlato	solidní	0,129
grafit	solidní	0,720
hélium	plyn	5,190
vodík	plyn	14,300
železo	solidní	0,444
vést	solidní	0,130
litina	solidní	0,540
wolfram	solidní	0,134
lithium	solidní	3,582
	kapalný	0,139
dusík	plyn	1,042
ropné oleje	kapalný	1,67 - 2,01
kyslík	plyn	0,920
křemenné sklo	solidní	0,703
voda 373 K (100 °C)	plyn	2,020
voda	kapalný	4,187
led	solidní	2,060
pivní mladina	kapalný	3,927
Hodnoty jsou založeny na standardních podmínkách, pokud není uvedeno jinak.

Tabulka II: Hodnoty specifické tepelné kapacity pro některé stavební materiály

Látka	Konkrétní tepelná kapacita kJ/(kg K)
asfalt	0,92
masivní cihla	0,84
vápenopísková cihla	1,00
konkrétní	0,88
korunní sklo (sklo)	0,67
pazourek (sklo)	0,503
okenní sklo	0,84
žula	0,790
mastek	0,98
sádra	1,09
mramor, slída	0,880
písek	0,835
ocel	0,47
půda	0,80
dřevo	1,7

Viz také

Napište recenzi na článek "Specifická tepelná kapacita"

Poznámky

Literatura

Tabulky fyzikálních veličin. Příručka, ed. I. K. Kikoina, M., 1976.
Sivukhin D.V. Obecný kurz fyziky. - T. II. Termodynamika a molekulární fyzika.
E. M. Lifshits // pod. vyd. A. M. Prochorova Fyzická encyklopedie. - M.: "Sovětská encyklopedie", 1998. - T. 2.<

Výňatek charakterizující specifickou tepelnou kapacitu

- Funguje to? “ zopakovala Natasha.
– Řeknu vám o sobě. Měl jsem jednoho bratrance...
- Já vím - Kirilla Matveich, ale je to starý muž?
– Nebyl to vždy starý muž. Ale tady je to, Natašo, promluvím si s Boryou. Nemusí tak často cestovat...
- Proč by neměl, když chce?
- Protože vím, že to v ničem neskončí.
- Proč to víš? Ne, mami, neříkej mu to. Jaký nesmysl! - řekla Nataša tónem člověka, kterému chtějí vzít jeho majetek.
"No, já se vdávat nebudu, tak ho nech jít, jestli se baví on a já se bavím." “ usmála se Natasha a podívala se na matku.
"Ne vdaná, jen tak," zopakovala.
- Jak to je, příteli?
- Ano, ano. No, je velmi nutné, abych se neoženil, ale... tak.
"Ano, ano," opakovala hraběnka, třásla se celým tělem a zasmála se laskavým, nečekaným smíchem staré ženy.
"Přestaň se smát, přestaň," křičela Natasha, "třeseš celou postel." Vypadáš strašně jako já, stejný smích... Počkat... - Popadla obě ruce hraběnky, políbila malíkovou kost na jedné - červnu a na druhé straně pokračovala v líbání červenec, srpen. - Mami, je hodně zamilovaný? A co vaše oči? Byl jsi tak zamilovaný? A velmi sladké, velmi, velmi sladké! Ale není to úplně podle mého vkusu - je to úzké, jako stolní hodiny... Nerozumíš?... Úzké, víš, šedé, světlé...
- Proč lžeš! - řekla hraběnka.
Natasha pokračovala:
– nerozumíte? Nikolenka by to pochopila... Bezušák je modrý, tmavě modrý s červenou a je čtyřhranný.
"Taky s ním flirtuješ," řekla hraběnka se smíchem.
- Ne, je to svobodný zednář, zjistil jsem. Je pěkný, tmavě modrý a červený, jak bych vám to vysvětlil...
„Hraběno,“ ozval se hraběcí hlas za dveřmi. -Jsi vzhůru? – Natasha vyskočila bosa, popadla boty a vběhla do svého pokoje.
Dlouho nemohla usnout. Pořád si myslela, že nikdo nemůže pochopit všechno, čemu rozumí ona a co v ní je.
"Sonya?" pomyslela si při pohledu na spící, stočenou kočku se svým obrovským copem. "Ne, kam by měla jít!" Je ctnostná. Zamilovala se do Nikolenky a nechce nic jiného vědět. Máma to taky nechápe. Je úžasné, jak jsem chytrá a jak... je sladká,“ pokračovala a mluvila sama pro sebe ve třetí osobě a představovala si, že o ní mluví nějaký velmi chytrý, nejchytřejší a nejmilejší muž... „Všechno, všechno je v ní , - pokračoval tento muž, - je neobyčejně chytrá, sladká a pak hodná, neobyčejně hodná, obratná, plave, výborně jezdí a má hlas! Dalo by se říct, úžasný hlas!“ Zazpívala svou oblíbenou hudební frázi z Cherubiniho opery, vrhla se na postel, smála se radostnou myšlenkou, že se chystá usnout, křičela na Dunjašu, aby zhasla svíčku, a než Dunjaša stačila opustit místnost, už přešla do jiného, ještě šťastnějšího světa snů, kde bylo všechno tak snadné a úžasné jako ve skutečnosti, ale bylo to jen ještě lepší, protože to bylo jiné.

Následujícího dne s ním hraběnka, která pozvala Borise k sobě, promluvila a od toho dne přestal Rostovy navštěvovat.

31. prosince, na Silvestra 1810, le reveillon [noční večeře], se konal ples v domě šlechtice Kateřiny. Na plese měl být diplomatický sbor a panovník.
Na Promenade des Anglais zářil slavný dům šlechtice nesčetnými světly. U osvětleného vchodu s červenou látkou stáli policisté a nejen četníci, ale i šéf policie u vchodu a desítky policistů. Povozy se rozjely a přijížděly nové s červenými lokajemi a lokaji s opeřenými klobouky. Z vagonů vystoupili muži v uniformách, hvězdách a stuhách; dámy v saténu a hermelínu opatrně sestupovaly po hlučně položených schodech a spěšně a tiše kráčely po látce vchodu.
Téměř pokaždé, když přijel nový kočár, v davu se ozvalo šumění a sundali se klobouky.
"Vládce?... Ne, pane ministře... princi... vyslanci... Nevidíte to peří?..." ozvalo se z davu. Zdálo se, že jeden z davu, lépe oblečený než ostatní, všechny zná a jmenovitě nazýval nejvznešenější šlechtice té doby.
Na tento ples dorazila již třetina hostů a Rostové, kteří na tomto plese měli být, se ještě narychlo připravovali na oblékání.
V rodině Rostovových se hodně mluvilo a připravovalo se na tento ples, hodně se báli, že pozvánka nepřijde, šaty nebudou hotové a všechno nebude fungovat tak, jak by bylo potřeba.
Spolu s Rostovovými se na ples vydala Marya Ignatievna Peronskaya, přítelkyně a příbuzná hraběnky, hubená a žlutá čestná družka starého dvora, vedoucí provinční Rostovy v nejvyšší petrohradské společnosti.
V 10 hodin večer měli Rostovové vyzvednout družičku v Tauridské zahradě; a přesto už bylo za pět minut deset a slečny ještě nebyly oblečené.
Natasha se chystala na první velký ples v životě. Ten den vstávala v 8 hodin ráno a celý den byla v horečnaté úzkosti a aktivitě. Veškerá její síla od samého rána směřovala k tomu, aby byli všichni: ona, matka, Sonya oblečeni co nejlépe. Sonya a hraběnka jí naprosto důvěřovaly. Hraběnka měla mít na sobě masácké sametové šaty, obě měly na sobě bílé kouřové šaty na růžových, hedvábné přikrývky s růžemi v živůtku. Vlasy se musely česat a la grecque [v řečtině].
Všechno podstatné už bylo hotové: nohy, ruce, krk, uši už byly obzvlášť pečlivě, jako taneční sál, umyté, navoněné a napudrované; už měli na sobě hedvábí, síťované punčochy a bílé saténové boty s mašlemi; účesy byly téměř hotové. Sonya se oblékla a hraběnka také; ale Natasha, která pracovala pro všechny, zaostala. Stále seděla před zrcadlem s peignoirem přehozeným přes hubená ramena. Sonya, již oblečená, stála uprostřed místnosti a bolestivě tiskla malíčkem a připnula poslední stuhu, která zapištěla pod špendlíkem.

(neboli přenos tepla).

Měrná tepelná kapacita látky.

Tepelná kapacita- to je množství tepla absorbovaného tělesem při zahřátí o 1 stupeň.

Tepelná kapacita tělesa je označena velkým latinským písmenem S.

Na čem závisí tepelná kapacita tělesa? Především z její hmoty. Je jasné, že ohřátí např. 1 kilogramu vody bude vyžadovat více tepla než ohřátí 200 gramů.

A co druh látky? Udělejme experiment. Vezmeme dvě identické nádoby a po nalití vody o hmotnosti 400 g do jedné z nich a rostlinného oleje o hmotnosti 400 g do druhé je začneme zahřívat pomocí stejných hořáků. Pozorováním údajů teploměru uvidíme, že se olej rychle zahřeje. Aby se voda a olej ohřály na stejnou teplotu, musí se voda ohřívat déle. Čím déle ale vodu ohříváme, tím více tepla dostává od hořáku.

Zahřívání stejné hmoty různých látek na stejnou teplotu tedy vyžaduje různé množství tepla. Množství tepla potřebné k zahřátí tělesa a tedy i jeho tepelná kapacita závisí na druhu látky, ze které se těleso skládá.

Fyzikální veličina udávající, kolik tepla je potřeba k ohřátí 1 kg látky o 1 ºС měrná tepelná kapacita této látky.

Každá látka má svou specifickou tepelnou kapacitu, která se označuje latinským písmenem c a měří se v joulech na kilogram stupně (J/(kg °C)).

Měrná tepelná kapacita téže látky v různých stavech agregace (pevné, kapalné a plynné) je různá. Například měrná tepelná kapacita vody je 4200 J/(kg °C) a měrná tepelná kapacita ledu je 2100 J/(kg °C); hliník v pevném stavu má měrnou tepelnou kapacitu 920 J/(kg - °C), v kapalném stavu - 1080 J/(kg - °C).

Výpočet množství tepla potřebného k zahřátí tělesa nebo jím uvolněného při ochlazování.

Z výše uvedeného je zřejmé, že množství tepla potřebné k zahřátí tělesa závisí na druhu látky, ze které se těleso skládá (tedy na jeho měrné tepelné kapacitě) a na hmotnosti tělesa. Je také jasné, že množství tepla závisí na tom, o kolik stupňů se chystáme zvýšit tělesnou teplotu.

Chcete-li tedy určit množství tepla potřebného k zahřátí tělesa nebo tělesa uvolněného během chlazení, musíte vynásobit měrnou tepelnou kapacitu tělesa jeho hmotností a rozdílem mezi jeho konečnou a počáteční teplotou:

Q = cm (t 2 - t 1 ) ,

Kde Q- množství tepla, C— měrná tepelná kapacita, m- tělesná hmotnost, t 1 - počáteční teplota, t 2 - konečná teplota.

Když se tělo zahřeje t2 > t 1 a proto Q > 0 . Když se tělo ochladí t 2i< t 1 a proto Q< 0 .

Pokud je známa tepelná kapacita celého těla S, Q určeno vzorcem:

Q = C (t2 - t 1 ) .

V dnešní lekci si představíme takový fyzikální pojem, jako je měrná tepelná kapacita látky. Dozvídáme se, že záleží na chemických vlastnostech látky a její hodnota, kterou najdeme v tabulkách, je pro různé látky různá. Poté zjistíme měrné jednotky a vzorec pro zjištění měrné tepelné kapacity a také se naučíme rozebírat tepelné vlastnosti látek na základě hodnoty jejich měrné tepelné kapacity.

Kalorimetr(z lat. kalorie– teplo a měřič- opatření) - zařízení pro měření množství tepla uvolněného nebo absorbovaného při jakémkoli fyzikálním, chemickém nebo biologickém procesu. Termín „kalorimetr“ navrhli A. Lavoisier a P. Laplace.

Kalorimetr se skládá z víka, vnitřní a vnější sklenice. Při konstrukci kalorimetru je velmi důležité, aby mezi menší a větší nádobou byla vrstva vzduchu, která díky nízké tepelné vodivosti zajišťuje špatný přenos tepla mezi obsahem a vnějším prostředím. Tato konstrukce umožňuje považovat kalorimetr za jakousi termosku a prakticky se zbavit vlivu vnějšího prostředí na procesy výměny tepla uvnitř kalorimetru.

Kalorimetr je určen pro přesnější měření měrných tepelných kapacit a dalších tepelných parametrů těles, než je uvedeno v tabulce.

Komentář. Je důležité si uvědomit, že takový pojem, jako je množství tepla, které velmi často používáme, by neměl být zaměňován s vnitřní energií těla. Množství tepla je určeno právě změnou vnitřní energie, nikoli její měrnou hodnotou.

Všimněte si, že měrná tepelná kapacita různých látek je různá, což je vidět v tabulce (obr. 3). Například zlato má specifickou tepelnou kapacitu. Jak jsme již naznačili, fyzikální význam této hodnoty měrné tepelné kapacity znamená, že k ohřátí 1 kg zlata o 1 °C je potřeba dodat 130 J tepla (obr. 5).

Rýže. 5. Měrná tepelná kapacita zlata

V další lekci si probereme výpočet hodnoty množství tepla.

Seznamliteratura

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop obecný, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osvícení.

Internetový portál „vactekh-holod.ru“ ()

Domácí úkol

Množství energie, které je třeba dodat 1 g látky, aby se její teplota zvýšila o 1 °C. Podle definice je pro zvýšení teploty 1 g vody o 1°C potřeba 4,18 J Ekologický encyklopedický slovník.... ... Ekologický slovník

specifické teplo-- [A.S. Anglicko-ruský energetický slovník. 2006] Energetická témata obecně EN měrné teploSH ...

SPECIFICKÉ TEPLO- fyzické veličina měřená množstvím tepla potřebného k ohřátí 1 kg látky o 1 K (cm). Jednotka SI měrné tepelné kapacity (cm) na kilogram kelvinu (J kg∙K)) ... Velká polytechnická encyklopedie

specifické teplo- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. tepelná kapacita na jednotku hmotnosti; hmotnostní tepelná kapacita; měrná tepelná kapacita vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. hmotnostní tepelná kapacita, f;… … Fizikos terminų žodynas

Viz Tepelná kapacita... Velká sovětská encyklopedie

specifické teplo- specifické teplo... Slovník chemických synonym I

měrná tepelná kapacita plynu- - Témata ropný a plynárenský průmysl EN specifické teplo plynu ... Technická příručka překladatele

měrná tepelná kapacita oleje- - Témata ropný a plynárenský průmysl EN specifické teplo oleje ... Technická příručka překladatele

měrná tepelná kapacita při konstantním tlaku-- [A.S. Anglicko-ruský energetický slovník. 2006] Témata: energie obecně EN měrné teplo za konstantního tlakucpkonstantní tlak měrné teplo ... Technická příručka překladatele

měrná tepelná kapacita při konstantním objemu-- [A.S. Anglicko-ruský energetický slovník. 2006] Témata energie obecně EN měrné teplo při konstantním objemukonstantní objem měrné teploCv ... Technická příručka překladatele

knihy

Fyzikální a geologické základy studia pohybu vody v hlubokých horizontech, V.V Trushkin Obecně je kniha věnována zákonu samoregulace teploty vody s hostitelským tělesem, objeveném autorem v roce 1991. začátek knihy, přehled stavu poznání problematiky pohybu hlubokých...