Specifik varme: hvad er det, formel og øvelser

Specifik varme (c) er en fysisk størrelse, der er relateret til den mængde varme, der producerer en termisk variation, der er karakteristisk for hvert materiale.

På denne måde bestemmer den den nødvendige mængde varme til 1 ° C-variationen på 1 g af stoffet.

Specifik varmebord

Husk, at hvert stof har en bestemt varme. Tjek nedenunder en tabel med 15 stoffer og de specifikke varmeværdier for hver enkelt.

Stof	Specifik varme (cal / g.ºC)
Vand	1 cal / g. ° C
Ætanol	0,58 cal / g. ° C
Aluminium	0,22 cal / g. ° C
Luft	0,24 cal / g. ° C
Sand	0,2 cal / g. ° C
Kulstof	0,12 cal / g. ° C
At føre	0,03 cal / g. ° C
Kobber	0,09 cal / g. ° C
Jern	0,11 cal / g. ° C
Is	0,50 cal / g. ° C
Brint	3,4 cal / g. ° C
træ	0,42 cal / g. ° C
Kvælstof	0,25 cal / g. ° C
Ilt	0,22 cal / g. ° C
Glas	0,16 cal / g. ° C

Ifølge dataene i tabellen har vand en specifik varme på 1 cal / g.ºC. Dette betyder, at energien af 1 kalk er nødvendig for en variation på 1 ° C i 1 g vand.

Specifik varmeformel

For at beregne den specifikke varme af stoffer anvendes følgende formel:

instagram story viewer

c = Q / m. AT eller c = C / m

Hvor,

ç: specifik varme (cal / g ° C eller J / Kg. K)
Q: mængde varme (kalk eller J)
m: masse (g eller kg)
AT: temperaturvariation (° C eller K)
Ç: termisk kapacitet (cal / ° C eller J / K)

I det internationale system (SI) måles specifik varme i J / Kg. K (Joule pr. Kg og pr. Kelvin). Det er dog meget almindeligt at måles i cal / g ° C (kalorie pr. Gram og pr. Grad Celsius).

1 kal = 4,186 J

Specifik molær varme

Molær specifik varme, også kaldet molær varmekapacitet, bestemmes af forholdet mellem varmekapacitet og antallet af tilstedeværende mol.

Når et stofs varmekapacitet tildeles en mol af det stof, kaldes det således molær specifik varme.

Specifik varme og termisk kapacitet

Et andet koncept, der er relateret til specifik varme, er termisk kapacitet (Ç).

Denne fysiske størrelse bestemmes af mængden af varme, der tilføres et legeme, og variationen i temperatur, som det lider af.

Det kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

C = Q / AT

Hvor,

Ç: termisk kapacitet (cal / ° C eller J / K)
Q: mængde varme (kalk eller J)
AT: temperaturvariation (° C eller K)

Eksempel: Hvis et legeme modtog 100 cal og dets temperatur varierede med 25 ° C, er dets varmekapacitet 4 cal / ° C, fordi

C = Q / AT
C = 100 cal / 25 ° C
C = 4 cal / ° C

Dette betyder, at kroppen skal modtage 4 kal for at variere 1 ° C fra temperaturen.

Termisk kapacitet og specifik varme er relateret gennem formlen:

c = C / m

Hvor,

Ç: termisk kapacitet (cal / ° C eller J / K)
m: masse (g eller kg)
ç: specifik varme (cal / g ° C eller J / Kg. K)

Hvis kroppen i eksemplet ovenfor har en masse på 10 gram, er dens specifikke varme 0,4 cal / g.ºC, fordi

c = C / m
c = 4 cal / ° C / 10 g
c = 0,4 cal / g. ° C

Derfor har 1 gram af stoffet brug for 0,4 cal for at variere 1 ° C fra dets temperatur.

Latent varme og følsom varme

Ud over specifik varme er der andre former for varme, hvoraf følgende skiller sig ud:

latent varme (L): svarer til den mængde varme, som kroppen modtager eller giver. I dette tilfælde forbliver din temperatur den samme, mens din fysiske tilstand ændres.

I det internationale system (SI) måles latent varme i J / Kg (Joule pr. Kg), men det kan dog måles i cal / g (kalorie pr. Gram). Det beregnes ved hjælp af følgende formel:

Q = m. L

Hvor,

Q: mængde varme (kalk eller J)
m: masse (g eller kg)
L: latent varme (cal / g eller J / Kg)

Bemærk: I modsætning til specifik varme er latent ikke temperaturafhængig. Dette skyldes, at når tilstandsændringer forekommer, varierer temperaturen ikke. For eksempel er en smeltende isterning, temperaturen på vand i fast og flydende tilstand den samme.

Følsom varme: svarer til temperaturvariationen i et legeme, for eksempel når vi opvarmer en metalstang. I dette eksperiment stiger temperaturen på metallet, men dets fysiske tilstand (fast) ændres ikke.

Det beregnes ved hjælp af følgende formel:

Q = m. ç. Δθ

Q: mængde fornuftig varme (kalk eller J)
m: kropsmasse (g eller kg)
ç: stoffets specifikke varme (cal / g ° C eller J / Kg ° C)
Δθ: temperaturvariation (° C eller K)

Læs også om: Kalorimetri

Entréeksamen Øvelser med feedback

Spørgsmål 1

(Mackenzie) En morgen med blå himmel bemærker en svømmer på stranden, at sandet er meget varmt, og at havvandet er meget koldt. Om natten bemærker den samme bader, at sandet på stranden er blødt og havvandet er varmt. Det observerede fænomen skyldes, at:

a) havvandstætheden er mindre end sandets.
b) den specifikke varme af sand er mindre end den specifikke varme af vand.
c) den termiske ekspansionskoefficient for vand er større end den termiske ekspansionskoefficient for sand.
d) varmen i sandet spredes om natten til havvand.
e) omrøring af havvand bremser nedkøling.

Se svar

Korrekt alternativ: b) den specifikke varme af sand er mindre end den specifikke varme af vand.

Værdien af specifik varme afhænger af det stof, der udgør kroppen. I dette tilfælde har vand en højere specifik varme end sand, og derfor er der behov for en større mængde varme for at variere temperaturen på 1 gram vand end for 1 gram sand.

spørgsmål 2

(UFPR) For at opvarme 500 g af et bestemt stof fra 20 ° C til 70 ° C var der behov for 4000 kalorier. Den termiske kapacitet og den specifikke varme er henholdsvis:

a) 8 cal / ° C og 0,08 cal / g. ° C
b) 80 cal / ° C og 0,16 cal / g. ° C
c) 90 cal / ° C og 0,09 cal / g. ° C
d) 95 cal / ° C og 0,15 cal / g. ° C
e) 120 cal / ºC og 0,12 cal / g. ° C

Se svar

Korrekt alternativ: b) 80 cal / ºC og 0,16 cal / g. ° C

Termisk kapacitet beregnes ved hjælp af formlen C = Q / Δθ og er matematisk relateret til specifik varme med C = m.c

Udskiftning af udsagnsdata i formlerne har vi:

lige C mellemrum lig med plads tæller lige Q over nævner stigning lige theta ende af brøkdel plads lig med tæller 4000 mellemrum over nævner 70 mellemrum minus mellemrum 20 ende af brøk svarende til rumtæller 4000 cal mellemrum over nævneren 50 rum º lige C ende af brøk svarende til 80 cal mellemrum divideret med º lige C lige C plads lig med lige mellemrum m plads. mellemrum lige c mellemrum dobbeltpil til højre lige c mellemrum lig med mellemrum lige C over lige m lig med tæller 80 mellemrum cal divideret med º lige C over nævneren 500 lige mellemrum g ende af brøkdel lig med 0 komma 16 cal mellemrum divideret med lige g mellemrum º lige C

spørgsmål 3

(UFU) 240 g vand (specifik varme svarende til 1 cal / g ° C) opvarmes ved at absorbere 200 W strøm i form af varme. I betragtning af 1 cal = 4 J vil det nødvendige tidsinterval for at denne mængde vand variere temperaturen med 50 ° C være?

a) 1 min
b) 3 min
c) 2 min
d) 4 min

Se svar

Korrekt alternativ: d) 4 min

1. trin: Beregn mængden af varme