Специфичната топлина (c) е физическо количество, което е свързано с количеството топлина, което произвежда топлинна промяна, като е характеристика на всеки материал.
По този начин той определя количеството топлина, необходимо за варирането от 1 ° C на 1 g от веществото.
Специфична топлинна таблица
Не забравяйте, че всяко вещество има специфична топлина. Проверете по-долу таблица с 15 вещества и специфичните топлинни стойности на всяко от тях.
| Вещество | Специфична топлина (cal / g.ºC) |
|---|---|
| Вода | 1 кал / г. ° С |
| Етилов алкохол | 0,58 кал / г. ° С |
| Алуминий | 0,22 кал / г. ° С |
| Въздух | 0,24 кал / г. ° С |
| Пясък | 0,2 кал / г. ° С |
| Въглерод | 0,12 кал / г. ° С |
| Водя | 0,03 кал / г. ° С |
| Мед | 0,09 кал / г. ° С |
| Желязо | 0,11 кал / г. ° С |
| Лед | 0,50 кал / г. ° С |
| Водород | 3,4 кал / г. ° С |
| дърво | 0,42 кал / г. ° С |
| Азот | 0,25 кал / г. ° С |
| Кислород | 0,22 кал / г. ° С |
| Стъклена чаша | 0,16 кал / г. ° С |
Според данните в таблицата, водата има специфична топлина от 1 кал / г.ºC. Това означава, че енергията от 1 вар е необходима за вариране от 1 ° C в 1 g вода.
Специфична топлинна формула
За изчисляване на специфичната топлина на веществата се използва следната формула:
c = Q / m. ΔT или c = C / m
Където,
° С: специфична топлина (cal / g ° C или J / Kg. K)
Въпрос:: количество топлина (вар или J)
м: маса (g или kg)
ΔT: изменение на температурата (° C или K)
° С: топлинен капацитет (кал / ° C или J / K)
В Международната система (SI) специфичната топлина се измерва в J / Kg. К (джаул за килограм и за келвин). Много често обаче се измерва в кал / g ° C (калории на грам и на градус по Целзий).
1 кал = 4.186 J
Специфична моларна топлина
Моларната специфична топлина, наричана още моларен топлинен капацитет, се определя от връзката между топлинния капацитет и броя на наличните бенки.
По този начин, когато топлинният капацитет на дадено вещество се дава на един мол от това вещество, той се нарича моларна специфична топлина.
Специфична топлинна и топлинна мощност
Друга концепция, която е свързана със специфична топлина, е тази на топлинен капацитет (° С).
Тази физическа величина се определя от количеството топлина, доставено на тялото, и варирането в температурата, претърпено от него.
Може да се изчисли по следната формула:
C = Q / ΔT
Където,
° С: топлинен капацитет (кал / ° C или J / K)
Въпрос:: количество топлина (вар или J)
ΔT: изменение на температурата (° C или K)
Пример: Ако тялото получи 100 кал и температурата му варира с 25 ° C, то топлинният му капацитет е 4 кал / ° C, защото
C = Q / ΔT
С = 100 кал / 25 ° С
С = 4 кал / ° С
Това означава, че за да варира 1 ° C от температурата си, тялото трябва да получи 4 кал.
Топлинният капацитет и специфичната топлина са свързани чрез формулата:
c = C / m
Където,
° С: топлинен капацитет (кал / ° C или J / K)
м: маса (g или kg)
° С: специфична топлина (cal / g ° C или J / Kg. K)
Ако в примера, използван по-горе, тялото има маса от 10 грама, то неговата специфична топлина е 0,4 cal / g.ºC, тъй като
c = C / m
c = 4 кал / ° C / 10 g
с = 0,4 кал / г. ° С
Следователно 1 грам от веществото се нуждае от 0,4 кал, за да варира на 1 ° C от температурата му.
Латентна топлина и чувствителна топлина
В допълнение към специфичната топлина има и други форми на топлина, от които се открояват следните:
латентна топлина (L): съответства на количеството топлина, получено или отдадено от тялото. В този случай температурата ви остава същата, докато физическото ви състояние се променя.
В Международната система (SI) латентната топлина се измерва в J / Kg (джаул на килограм), но може да бъде измерена в кал / g (калория на грам). Изчислява се по следната формула:
Q = m. L
Където,
Въпрос:: количество топлина (вар или J)
м: маса (g или kg)
L: латентна топлина (cal / g или J / Kg)
Забележка: За разлика от специфичната топлина, латентната не зависи от температурата. Това е така, защото когато настъпят промени в състоянието, температурата не варира. Например, куб за топене на лед, температурата на водата в твърдо и течно състояние е еднаква.
Чувствителна топлина: съответства на температурните вариации на тялото, например, когато загряваме метална пръчка. В този експеримент температурата на метала се увеличава, но неговото физическо състояние (твърдо) не се променя.
Изчислява се по следната формула:
Q = m. ° С. Δθ
Въпрос:: количество чувствителна топлина (вар или J)
м: телесна маса (g или kg)
° С: специфична топлина на веществото (кал / g ° C или J / Kg ° C)
Δθ: изменение на температурата (° C или K)
Прочетете и за: Калориметрия
Упражнения за приемни изпити с обратна връзка
Въпрос 1
(Макензи) В сутринта на синьо небе плувец на плажа забелязва, че пясъкът е много горещ и морската вода е много студена. През нощта същият този къпец забелязва, че пясъкът на плажа е мек, а морската вода е топла. Наблюдаваното явление се дължи на факта, че:
а) плътността на морската вода е по-малка от тази на пясъка.
б) специфичната топлина на пясък е по-малка от специфичната топлина на водата.
в) коефициентът на топлинно разширение на водата е по-голям от коефициента на топлинно разширение на пясъка.
г) топлината, съдържаща се в пясъка, през нощта се разпространява в морската вода.
д) раздвижването на морската вода забавя нейното охлаждане.
Правилна алтернатива: б) специфичната топлина на пясък е по-малка от специфичната топлина на водата.
Стойността на специфичната топлина зависи от веществото, което изгражда тялото. В този случай водата има по-висока специфична топлина от пясъка и следователно е необходимо по-голямо количество топлина, за да се променя температурата на 1 грам вода, отколкото за 1 грам пясък.
въпрос 2
(UFPR) За нагряване на 500 g от определено вещество от 20 ° C до 70 ° C са необходими 4000 калории. Топлинният капацитет и специфичната топлина са съответно:
а) 8 кал / ° С и 0,08 кал / г. ° С
б) 80 кал / ° С и 0,16 кал / g. ° С
в) 90 кал / ° С и 0,09 кал / g. ° С
г) 95 кал / ° С и 0,15 кал / g. ° С
д) 120 кал / ºC и 0,12 кал / g. ° С
Правилна алтернатива: b) 80 кал / ºC и 0,16 кал / г. ° С
Топлинният капацитет се изчислява по формулата C = Q / Δθ и е свързан със специфичната топлина математически чрез C = m.c
Замествайки данните от изявленията във формулите, имаме:
въпрос 3
(UFU) 240 g вода (специфична топлина, равна на 1 cal / g ° C) се загрява чрез поглъщане на 200 W мощност под формата на топлина. Като се има предвид 1 кал = 4 J, интервалът от време, необходим на това количество вода да променя температурата си с 50 ° C, ще бъде?
а) 1 мин
б) 3 минути
в) 2 минути
г) 4 минути
Правилна алтернатива: г) 4 минути
1-ва стъпка: изчислете количеството топлина
Стъпка 2: Преобразувайте калории в джаули
1 кал - 4 Дж
12000 кал - х
x = 12000 кал. 4 J / 1 кал
x = 48 000 J
3-та стъпка: изчисляване на мощността
P = работа / време
200 W = 48 000 J / време
време = 48 000 J / 200 W
време = 240 s
Стъпка 4: Преобразуване на секунди в минути
60 s - 1 мин
240 s - y
y = 240 s. 1 мин / 60 с
у = 4 минути
Прочетете също:
- Топлина и температура
- разпространение на топлината
- Термичен баланс
