specifické teplo je množství teplo nutné, aby bylo možné měnit teplotu látky nebo materiálu o 1 °C. Je úměrná množství tepla přijatého nebo darovaného látkou a lze jej vypočítat pomocí vzorce, který zahrnuje teplo, hmotnost a teplotu.
Vědět více: Absolutní nula — nejnižší teoretická teplota, které může tělo dosáhnout
Témata v tomto článku
- 1 - Souhrn měrného tepla
- 2 - Co je měrné teplo?
- 3 - Tabulka měrného tepla
- 4 - Vzorec měrného tepla
- 5 - Jak vypočítat měrné teplo?
- 6 - Faktory ovlivňující měrné teplo
- 7 - Měrné teplo a tepelná kapacita
- 8 - Molární specifické teplo
-
9 - Latentní teplo a citelné teplo
- → latentní teplo
- → Citelné teplo
- 10 - Řešené cvičení na měrné teplo
Přehled měrného tepla
Měrné teplo je množství tepla potřebné ke změně teploty látky nebo materiálu o 1 °C.
Některé faktory, které ovlivňují měrné teplo, jsou: mezimolekulární síly, nečistoty v látkách, molární hmotnost a stupně volnosti.
Specifické teplo lze nalézt prostřednictvím vztahu mezi tepelnou kapacitou a hmotností látky.
Molární měrné teplo je množství tepla na mol látky potřebné ke změně teploty látky o 1 °C.
Latentní teplo je teplo potřebné ke změně fyzikálního stavu látky bez zvýšení její teploty.
Citelné teplo je teplo potřebné ke změně teploty látky, aniž by se změnil její fyzikální stav.
Nepřestávej teď... Po reklamě je toho víc ;)
Co je specifické teplo?
měrné teplo je Množství Termální energie dodávané látce tak, že se její teplota mění o 1 °C. Všechny kapaliny, pevné látky a plyny mají specifické teplo, které charakterizuje jejich chování, když jsou vystaveny zdroji tepla.
toto teplo je úměrná tomu, co poskytuje látka, takže pokud zvýšíme měrné teplo, zvýší se i množství tepla potřebného k tomu, aby látka změnila svou teplotu.
Například měrné teplo hliník je z \(0,215\ cal/g\bullet°C\), zatímco voda je \(1\cal/g\bullet°C\), což znamená, že voda potřebuje přijmout více tepla než hliník, aby se zvýšila její teplota. Voda také ztrácí teplo snadněji než hliník.
Tabulka specifického tepla
Specifické teplo udává přesné teplo látky, které se mění o 1 °C a může podléhat zvýšení nebo snížení její teploty. V níže uvedené tabulce můžeme vidět měrné tepelné hodnoty různých látek a materiálů.
látka nebo materiál |
specifické teplo (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Ocel |
0,1 |
čerstvou vodu |
1 |
Slaná voda |
0,93 |
Ethylalkohol |
0,58 |
Hliník |
0,215 |
Vzduch |
0,24 |
Písek |
0,2 |
Uhlík |
0,12 |
Vést |
0,0305 |
Měď |
0,0923 |
Ethanol |
0,58 |
Žehlička |
0,11 |
Led (-10°C) |
0,53 |
Žula |
0,19 |
Vodík |
3,4 |
Mosaz |
0,092 |
Dřevo |
0,42 |
Rtuť |
0,033 |
Dusík |
0,25 |
Zlato |
0,03 |
Kyslík |
0,22 |
stříbrný |
0,0564 |
Wolfram |
0,0321 |
Sklenka |
0,2 |
Vzorec specifického tepla
Specifické teplo můžeme vypočítat pomocí vzorce pro množství tepla, který je znázorněn níže:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
C → měrné teplo, měřeno v \([J/(kg\bullet K)]\) nebo \([cal/g\bullet°C]\).
Q → množství tepla měřené v joulech [J] nebo kaloriích [cal].
m → hmotnost, měřená v kilogramech [kg] nebo gramech [g].
\(∆T \) → kolísání teploty, měřeno v Kelvinech [K] nebo stupních Celsia [°C].
THE kolísání teploty lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → kolísání teploty, měřeno v Kelvinech [K] nebo stupních Celsia [°C].
\(T_f \) → konečná teplota, měřená v Kelvinech [K] nebo stupních Celsia [°C].
\(Vy\) → počáteční teplota, měřená v Kelvinech [K] nebo stupních Celsia [°C].
Důležité: Ačkoli jsou výše uvedená množství měřena v joulech, kilogramech a kelvinech v mezinárodní soustavě jednotek (ANO), je běžnější používat kalorie, gramy a stupně Celsia. Je možné převést kalorie na joule, uvážíme-li, že 1 kal se rovná 4,186 J.
Chcete-li převést gramy na kilogramy, nezapomeňte, že 1 g se rovná 0,001 kg. Navíc pro transformaci Celsia na Kelvin stačí přidat k teplotě Celsia hodnotu 273,15, tedy 100 °C = 373,15 K.
Jak vypočítat měrné teplo?
Specifické teplo lze vypočítat pomocí vzorce, který jej vztahuje k množství tepla, hmotnosti a teplotě látky nebo materiálu.
Příklad:
Jaké je měrné teplo předmětu o hmotnosti 100 g, který přijal 1000 cal a jeho teplota se měnila o 15 °C, dokud nedosáhla 35 °C?
Rozlišení:
jako všichni měrné jednotky jsou ve své nejběžnější podobě, není potřeba konverze. Použijeme vzorec pro specifické teplo, které zahrnuje teplo, hmotnost a teplotu:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Nahrazením hodnot uvedených v prohlášení máme:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Proto je měrné teplo objektu\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Faktory ovlivňující měrné teplo
Existuje několik faktorů, které mohou ovlivnit specifické změny tepla. Viz. níže.
mezimolekulární síly: Měrné teplo se mění v poměru k mezimolekulární síle molekuly a čím větší je vazba, tím větší je energie potřebná k jejímu rozbití. Typicky jsou molekuly obsahující vodíkové vazby ty, které obsahují vysoké hodnoty měrného tepla.
Nečistoty: Měrné teplo se může měnit s množstvím nečistot v materiálu, i když jsou tyto nečistoty nezbytné pro tvorbu materiálu.
Molární hmotnost: Měrné teplo se také může měnit podle molární hmotnosti látky.
Stupně svobody: Molární specifické teplo, jak jsme studovali v Termodynamikase liší podle stupňů volnosti molekuly. Stručně řečeno, je to svoboda pohybu molekuly a může mít translační, rotační a oscilační pohyby.
Měrné teplo a tepelná kapacita
Tepelná kapacita, nazývaná také tepelná kapacita, je konstanta úměrnosti, která dává do vztahu teplo přijaté nebo ztracené tělem a jeho teplotní změny. Specifické teplo je možné vypočítat pomocí tepelné kapacity a hmotnosti látky nebo materiálu pomocí vzorce:
\(c=\frac{C}{m}\)
C → měrné teplo, měřeno v \([J/kg\kulka K]\) nebo \([cal/g\bullet°C]\).
C → tepelná kapacita, měřená v \([J/K]\) nebo \([cal/°C]\).
m → hmotnost, měřená v kilogramech [kg] nebo gramech [g].
Také vědět: Tepelná roztažnost pevných látek — jev vyplývající ze zvýšení teploty tělesa
molární měrné teplo
Molární specifické teplo vyjadřuje množství měrného tepla látky v krtek, na rozdíl od měrného tepla, kde se látkové množství vyjadřuje v kilogramech. Jelikož pracujeme s molekulami, jejichž velikost je nepatrná, je výhodnější jejich množství vyjádřit v molech než v kilogramech či jiných jednotkách.
\(1\ mol=6,02\krát{10}^{23}\ jednotky\ elementární\ z\ libovolné\ látky\)
Například 1 mol hliníku je ekvivalentní \(6,02\krát{10}^{23}\) atomy hliníku.
Vzorec pro výpočet molárního měrného tepla je stejný jako vzorec používaný pro výpočet měrného tepla, liší se však v jednotkách měření — pro molární měrné teplo použijte \(cal/mol\bullet°C\).
Latentní teplo a citelné teplo
Teplo lze klasifikovat jako latentní nebo citlivé. Viz. níže.
→ latentní teplo
Ó latentní teplo je to nezbytné ke změně fyzikálního stavu látky bez zvýšení její teploty. Lze jej vypočítat podle vzorce:
\(Q=m\odrážka L\)
Q → množství tepla, měřené v joulech [J] nebo kaloriích [cal] .
m → hmotnost, měřená v kilogramech [kg] nebo gramech [g] .
L → latentní teplo, měřeno v \([J/kg]\) nebo \([cal/g]\).
→ citelné horko
Citelné teplo je teplo potřebné ke změně teploty látky, aniž by se změnil její fyzikální stav. Lze jej vypočítat podle vzorce:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
Q → množství tepla, měřené v joulech [J] nebo kaloriích [cal] .
m → hmotnost, měřená v kilogramech [kg] nebo gramech [g].
C → měrné teplo, měřeno v \([J/(kg\bullet K)]\) nebo \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → kolísání teploty, měřeno v Kelvinech [K] nebo stupních Celsia [°C].
Řešené cviky na konkrétní teplo
Otázka 1
(UFPR) K zahřátí 500 g určité látky z 20 °C na 70 °C bylo potřeba 4000 kalorií. Tepelná kapacita a měrné teplo jsou v tomto pořadí:
A) 8 cal/°C a 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C a 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C a 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C a 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C a 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Rozlišení:
Alternativa B
Hodnotu tepelné kapacity zjistíme pomocí vzorce:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Nakonec spočítáme hodnotu měrného tepla:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\odrážka c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
otázka 2
(PUC-RS) Homogenní těleso A o hmotnosti 200 g změní svou teplotu z 20 °C na 50 °C při příjmu 1200 kalorií z tepelného zdroje. Během celého zahřívání zůstává tělo A v pevné fázi. Jiné homogenní těleso B, sestávající ze stejné látky jako těleso A, má dvojnásobnou hmotnost. Jaké je v cal/g°C měrné teplo látky B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Rozlišení:
Alternativa B
Měrné teplo materiálu A vypočítáme pomocí vzorce pro citelné teplo:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Měrné teplo tělesa B bude mít stejnou hodnotu jako měrné teplo tělesa A, protože se skládají ze stejné látky.
Autor: Pâmella Raphaella Melo
Učitel fyziky
