Vzorec pro zjištění měrného tepla. Izolační potravinářské výrobky
Měrná tepelná kapacita je vlastnost látky. To znamená, že pro různé látky je to různé. Navíc stejná látka, ale v různých stavech agregace, má různou měrnou tepelnou kapacitu. Správně je tedy hovořit o měrné tepelné kapacitě látky (měrná tepelná kapacita vody, měrná tepelná kapacita zlata, měrná tepelná kapacita dřeva atd.).
Měrná tepelná kapacita konkrétní látky ukazuje, jaké množství tepla (Q) jí musí být předáno, aby se 1 kilogram této látky ohřál o 1 stupeň Celsia. Měrná tepelná kapacita se označuje latinským písmenem c. To znamená, že c = Q/mt. Uvážíme-li, že t a m se rovnají jednotce (1 kg a 1 °C), pak se měrná tepelná kapacita číselně rovná množství tepla.
Teplo a měrná tepelná kapacita však mají různé jednotky měření. Teplo (Q) v Cu systému se měří v joulech (J). A měrná tepelná kapacita je v joulech dělená kilogramem násobená stupni Celsia: J/(kg °C).
Pokud je měrná tepelná kapacita látky např. 390 J/(kg °C), znamená to, že pokud se 1 kg této látky zahřeje o 1 °C, přijme 390 J tepla. Nebo jinými slovy, aby se 1 kg této látky zahřál o 1 °C, musí se jí předat 390 J tepla. Nebo pokud se 1 kg této látky ochladí o 1 °C, vydá 390 J tepla.
Pokud se ne 1, ale 2 kg látky ohřeje o 1 °C, musí se jí předat dvojnásobek tepla. Takže pro příklad výše to bude již 780 J. Totéž se stane, pokud se 1 kg látky zahřeje o 2 °C.
Měrná tepelná kapacita látky nezávisí na její počáteční teplotě. To znamená, že pokud má např. kapalná voda měrnou tepelnou kapacitu 4200 J/(kg °C), pak ohřev o 1 °C i dvacetistupňové nebo devadesátistupňové vody bude stejně vyžadovat 4200 J tepla na 1 kg. .
Ale led má specifickou tepelnou kapacitu, která se liší od kapalné vody, téměř dvakrát menší. K ohřátí o 1 °C však bude potřeba stejné množství tepla na 1 kg bez ohledu na jeho počáteční teplotu.
Měrná tepelná kapacita také nezávisí na tvaru tělesa, které je z této látky vyrobeno. Ocelová tyč a ocelový plech mající stejnou hmotnost budou vyžadovat stejné množství tepla, aby se zahřály o stejný počet stupňů. Další věc je, že je třeba zanedbávat výměnu tepla s okolím. Plech má větší povrch než tyč, což znamená, že plech vydává více tepla, a proto se rychleji ochladí. Ale za ideálních podmínek (kdy lze ztráty tepla zanedbat) na tvaru těla nezáleží. Proto říkají, že měrná tepelná kapacita je charakteristikou látky, ale ne tělesa.
Měrná tepelná kapacita různých látek je tedy různá. To znamená, že pokud jsou dány různé látky se stejnou hmotností a stejnou teplotou, tak aby se zahřály na jinou teplotu, musí se jim předat různé množství tepla. Například kilogram mědi bude vyžadovat asi 10krát méně tepla než voda. To znamená, že měď má specifickou tepelnou kapacitu, která je přibližně 10krát menší než kapacita vody. Můžeme říci, že „do mědi je umístěno méně tepla“.
Množství tepla, které musí být tělu předáno, aby se zahřálo z jedné teploty na druhou, se zjistí pomocí následujícího vzorce:
Q = cm(t k – t n)
Zde tk a tn jsou konečné a počáteční teploty, m je hmotnost látky, c je její měrná tepelná kapacita. Měrná tepelná kapacita se obvykle přebírá z tabulek. Z tohoto vzorce lze vyjádřit měrnou tepelnou kapacitu.
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...
Změna vnitřní energie vykonáváním práce je charakterizována množstvím práce, tzn. práce je mírou změny vnitřní energie v daném procesu. Změna vnitřní energie tělesa při přenosu tepla je charakterizována veličinou nazývanou množství tepla.
je změna vnitřní energie tělesa při procesu přenosu tepla bez vykonání práce. Množství tepla je označeno písmenem Q .
Práce, vnitřní energie a teplo se měří ve stejných jednotkách – joulech ( J), jako každý druh energie.
Při tepelných měřeních se dříve jako jednotka množství tepla používala speciální jednotka energie - kalorie ( výkaly), rovná se množství tepla potřebného k ohřátí 1 gramu vody o 1 stupeň Celsia (přesněji od 19,5 do 20,5 °C). Zejména tato jednotka se v současnosti používá při výpočtu spotřeby tepla (tepelné energie) v bytových domech. Experimentálně byl stanoven mechanický ekvivalent tepla - vztah mezi kaloriemi a jouly: 1 kal = 4,2 J.
Když tělo předá určité množství tepla, aniž by vykonalo práci, jeho vnitřní energie se zvýší, pokud tělo vydá určité množství tepla, pak se jeho vnitřní energie sníží.
Pokud nalijete 100 g vody do dvou stejných nádob, jedné a 400 g do druhé o stejné teplotě a postavíte je na stejné hořáky, pak se voda v první nádobě uvaří dříve. Čím větší je tedy tělesná hmota, tím větší množství tepla potřebuje k zahřátí. Stejné je to s chlazením.
Množství tepla potřebného k zahřátí tělesa závisí také na typu látky, ze které je těleso vyrobeno. Tuto závislost množství tepla potřebného k zahřátí tělesa na druhu látky charakterizuje fyzikální veličina tzv měrná tepelná kapacita látek.
je fyzikální veličina rovnající se množství tepla, které musí být předáno 1 kg látky, aby se zahřálo o 1 °C (nebo 1 K). 1 kg látky uvolní stejné množství tepla při ochlazení o 1 °C.
Měrná tepelná kapacita je označena písmenem S. Jednotkou měrné tepelné kapacity je 1 J/kg °C nebo 1 J/kg °K.
Měrná tepelná kapacita látek se zjišťuje experimentálně. Kapaliny mají vyšší měrnou tepelnou kapacitu než kovy; Voda má nejvyšší měrné teplo, zlato má velmi malé měrné teplo.
Protože se množství tepla rovná změně vnitřní energie tělesa, můžeme říci, že měrná tepelná kapacita ukazuje, jak moc se mění vnitřní energie 1 kg látky, když se její teplota mění o 1 °C. Zejména vnitřní energie 1 kg olova se při zahřátí o 1 °C zvýší o 140 J a při ochlazení se sníží o 140 J.
Q potřebné k zahřátí hmotného tělesa m na teplotě t 1 °C až do teploty t 2 °С, se rovná součinu měrné tepelné kapacity látky, tělesné hmotnosti a rozdílu mezi konečnou a počáteční teplotou, tzn.Q = c ∙ m (t 2 - t 1)
Stejný vzorec se používá k výpočtu množství tepla, které tělo vydává při ochlazování. Pouze v tomto případě by měla být konečná teplota odečtena od počáteční teploty, tzn. Odečtěte nižší teplotu od vyšší teploty.
Toto je shrnutí tématu „Množství tepla. Specifické teplo". Vyberte, co dělat dál:
- Přejít na další shrnutí:
Zařízení a příslušenství používané při práci:
2. Závaží.
3. Teploměr.
4. Kalorimetr.
6. Kalorimetrické těleso.
7. Obklady pro domácnost.
Účel práce:
Naučte se experimentálně určit měrnou tepelnou kapacitu látky.
I. TEORETICKÝ ÚVOD.
Tepelná vodivost- přenos tepla z více zahřátých částí těla do méně zahřátých v důsledku srážek rychlých molekul s pomalými, v důsledku čehož rychlé molekuly předají část své energie pomalým.
Změna vnitřní energie každého tělesa je přímo úměrná jeho hmotnosti a změně tělesné teploty.
DU = cmDT (1)
Q = cmDT (2)
Veličina c charakterizující závislost změny vnitřní energie tělesa při zahřívání nebo ochlazování na druhu látky a vnějších podmínkách se nazývá měrná tepelná kapacita těla.
(4)
Hodnota C, charakterizující závislost tělesa na pohlcování tepla při zahřátí a rovná se poměru množství tepla odevzdaného tělesu ke zvýšení jeho teploty, se nazývá tepelná kapacita těla.
C = c x m. (5) 
(6)
Q = CDT (7)
Molární tepelná kapacita Cm, je množství tepla potřebné k zahřátí jednoho molu látky o 1 Kelvin
Cm = cM. (8)
Cm = (9)
Měrná tepelná kapacita závisí na povaze procesu, ve kterém se zahřívá.
Rovnice tepelné bilance.
Při výměně tepla je součet množství tepla, které odevzdávají všechna tělesa, jejichž vnitřní energie klesá, roven součtu množství tepla přijatého všemi tělesy, jejichž vnitřní energie se zvyšuje.
SQ dept = SQ příjem (10)
Pokud tělesa tvoří uzavřený systém a dochází mezi nimi pouze k výměně tepla, pak je algebraický součet přijatého a daného množství tepla roven 0.
SQ dept + SQ příjem = 0.
Příklad:
Výměna tepla zahrnuje těleso, kalorimetr a kapalinu. Tělo teplo vydává, kalorimetr a kapalina ho přijímají.
Qt = Qk + Qf
Q t = c t m t (T 2 – Q)
Q k = c k m k (Q – T 1)
Q f = c f m f (Q – T 1)
Kde Q(tau) je celková konečná teplota.
s t m t (T 2 - Q) = s až m až (Q- T 1) + s f m f (Q- T 1)
st = ((Q - T 1)* (s až m až + s w m w)) / m t (T 2 - Q)
T = 273 °C + t°C
2. POSTUP PRÁCE.
VŠECHNA VÁŽENÍ SE PROVÁDÍ S PŘESNOSTÍ DO 0,1g.
1. Určete vážením hmotnosti vnitřní nádoby, kalorimetru m 1.
2. Do vnitřní nádoby kalorimetru nalijeme vodu, zvážíme vnitřní sklenici spolu s nalitou kapalinou m to.
3. Určete hmotnost nalité vody m = m až - m 1
4. Vložte vnitřní nádobu kalorimetru do vnější a změřte počáteční teplotu vody T 1.
5. Vyjměte zkušební těleso z vroucí vody, rychle jej přeneste do kalorimetru, určete T 2 - počáteční teplotu tělesa, rovná se teplotě vroucí vody.
6. Za míchání kapaliny v kalorimetru počkejte, až se teplota přestane zvyšovat: změřte konečnou (ustálenou) teplotu Q.
7. Zkušební těleso vyjmeme z kalorimetru, vysušíme filtračním papírem a vážením na váze určíme jeho hmotnost m 3 .
8. Výsledky všech měření a výpočtů zapište do tabulky. Provádějte výpočty s přesností na druhé desetinné místo.
9. Vytvořte rovnici tepelné bilance a zjistěte z ní měrnou tepelnou kapacitu látky S.
10. Na základě výsledků získaných v aplikaci určete látku.
11. Vypočítejte absolutní a relativní chybu získaného výsledku vzhledem k tabulkovému výsledku pomocí vzorců:
; 
12. Závěr o provedené práci.
TABULKA VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ A VÝPOČTU
Množství tepla, při jehož příjmu vzroste tělesná teplota o jeden stupeň, se nazývá tepelná kapacita. Podle této definice.
Tepelná kapacita na jednotku hmotnosti se nazývá konkrétní tepelná kapacita. Tepelná kapacita na mol se nazývá molár tepelná kapacita.
Tepelná kapacita je tedy určena konceptem množství tepla. Ale to druhé, stejně jako práce, závisí na procesu. To znamená, že tepelná kapacita závisí také na procesu. Předávat teplo - zahřívat tělo - je možné za různých podmínek. Za různých podmínek však stejné zvýšení tělesné teploty bude vyžadovat různé množství tepla. V důsledku toho lze tělesa charakterizovat nikoli jednou tepelnou kapacitou, ale nesčetnými čísly (tolik, kolik si jen dokážete představit o všech druzích procesů, při kterých dochází k přenosu tepla). V praxi však obvykle používají definici dvou tepelných kapacit: tepelné kapacity při konstantním objemu a tepelné kapacity při konstantním tlaku.
Tepelná kapacita se mění v závislosti na podmínkách, za kterých se těleso zahřívá – při stálém objemu nebo při stálém tlaku.
Dojde-li k ohřevu tělesa při konstantním objemu, tzn. dV= 0, pak je práce nulová. V tomto případě teplo přenášené do těla mění pouze jeho vnitřní energii, dQ= dE, a v tomto případě se tepelná kapacita rovná změně vnitřní energie při změně teploty o 1 K, tzn.
.Protože pro plyn 
, To 
.Tento vzorec určuje tepelnou kapacitu 1 molu ideálního plynu, zvaného molární. Při zahřívání plynu při konstantním tlaku se mění jeho objem; teplo odevzdané tělu nejen zvyšuje jeho vnitřní energii, ale také vykonává práci, tzn. dQ= dE+ PdV. Tepelná kapacita při konstantním tlaku 
.
Pro ideální plyn PV= RT a proto PdV= RdT.
Když to vezmeme v úvahu, zjistíme 
.Postoj 
je veličina charakteristická pro každý plyn a určená počtem stupňů volnosti molekul plynu. Měření tepelné kapacity tělesa je tedy způsob přímého měření mikroskopických charakteristik molekul, z nichž se skládá.
F 
Vzorce pro tepelnou kapacitu ideálního plynu přibližně správně popisují experiment, hlavně pro monoatomické plyny. Podle výše získaných vzorců by tepelná kapacita neměla záviset na teplotě. Ve skutečnosti je pozorován obrázek na obr., získaný experimentálně pro dvouatomový plynný vodík. V sekci 1 se plyn chová jako systém částic majících pouze translační stupně volnosti v sekci 2 je vybuzen pohyb spojený s rotačními stupni volnosti a konečně v sekci 3 se objevují dva vibrační stupně volnosti; Kroky na křivce jsou v dobré shodě se vzorcem (2.35), ale mezi nimi se tepelná kapacita zvyšuje s teplotou, což odpovídá neceločíselné proměnné počtu stupňů volnosti. Toto chování tepelné kapacity ukazuje na nedostatečnost představy ideálního plynu, kterou používáme k popisu skutečných vlastností látky.
Vztah mezi molární tepelnou kapacitou a měrnou tepelnou kapacitouS=M s, kde s - specifické teplo, M - molární hmotnost.Mayerova formule.
Pro každý ideální plyn platí Mayerův vztah:
, kde R je univerzální plynová konstanta, je molární tepelná kapacita při konstantním tlaku, je molární tepelná kapacita při konstantním objemu.
