spezifische Wärme ist die Menge von Wärme notwendig, um die Temperatur eines Stoffes oder Materials um 1 °C verändern zu können. Sie ist proportional zur Wärmemenge, die die Substanz aufnimmt oder abgibt, und kann mit einer Formel berechnet werden, die Wärme, Masse und Temperatur beinhaltet.
Mehr wissen: Absoluter Nullpunkt – die niedrigste theoretische Temperatur, die ein Körper erreichen kann
Themen in diesem Artikel
- 1 - Zusammenfassung zur spezifischen Wärme
- 2 - Was ist spezifische Wärme?
- 3 - Tabelle der spezifischen Wärme
- 4 - Spezifische Wärmeformel
- 5 - Wie berechnet man die spezifische Wärme?
- 6 - Faktoren, die die spezifische Wärme beeinflussen
- 7 - Spezifische Wärme und Wärmekapazität
- 8 - Molare spezifische Wärme
-
9 - Latentwärme und fühlbare Wärme
- → latente Wärme
- → Spürbare Hitze
- 10 - Gelöste Übungen zur spezifischen Hitze
Zusammenfassung der spezifischen Wärme
Spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Stoffes oder Materials um 1 °C zu ändern.
Einige Faktoren, die die spezifische Wärme beeinflussen, sind: intermolekulare Kräfte, Verunreinigungen in Substanzen, Molmasse und Freiheitsgrade.
Spezifische Wärme kann durch die Beziehung zwischen der Wärmekapazität und der Masse des Stoffes gefunden werden.
Molare spezifische Wärme ist die Wärmemenge pro Stoffmol, die benötigt wird, um die Temperatur eines Stoffes um 1°C zu ändern.
Latentwärme ist die Wärme, die notwendig ist, um den physikalischen Zustand eines Stoffes zu ändern, ohne seine Temperatur zu erhöhen.
Fühlbare Wärme ist die Wärme, die notwendig ist, um die Temperatur einer Substanz zu ändern, ohne ihren physikalischen Zustand zu ändern.
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Was ist spezifische Wärme?
spezifische Wärme ist die Menge an Wärmeenergie einem Stoff zugeführt, so dass sich seine Temperatur um 1 °C ändert. Alle Flüssigkeiten, Feststoffe und Gase haben für sich eine spezifische Wärme, die ihr Verhalten charakterisiert, wenn sie einer Wärmequelle ausgesetzt werden.
diese Hitze ist proportional zu dem, was der Stoff liefertWenn wir also die spezifische Wärme erhöhen, steigt auch die Wärmemenge, die die Substanz benötigt, um ihre Temperatur zu ändern.
Zum Beispiel die spezifische Wärme von Aluminium ist aus \(0,215\ cal/g\Bullet°C\), während das von Wasser ist \(1\cal/g\Bullet°C\), was bedeutet, dass Wasser mehr Wärme aufnehmen muss als Aluminium, um seine Temperatur zu erhöhen. Wasser verliert auch leichter Wärme als Aluminium.
Spezifische Wärmetabelle
Spezifische Wärme gibt die genaue Wärme für eine Substanz an, die um 1 °C variiert und eine Erhöhung oder Verringerung ihrer Temperatur erfahren kann. In der folgenden Tabelle sehen wir die spezifischen Wärmewerte verschiedener Stoffe und Materialien.
Substanz oder Stoff |
spezifische Wärme (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Stahl |
0,1 |
frisches Wasser |
1 |
Salziges Wasser |
0,93 |
Ethylalkohol |
0,58 |
Aluminium |
0,215 |
Luft |
0,24 |
Sand |
0,2 |
Kohlenstoff |
0,12 |
Führen |
0,0305 |
Kupfer |
0,0923 |
Äthanol |
0,58 |
Eisen |
0,11 |
Eis (-10°C) |
0,53 |
Granit |
0,19 |
Wasserstoff |
3,4 |
Messing |
0,092 |
Holz |
0,42 |
Quecksilber |
0,033 |
Stickstoff |
0,25 |
Gold |
0,03 |
Sauerstoff |
0,22 |
Silber |
0,0564 |
Wolfram |
0,0321 |
Glas |
0,2 |
Spezifische Wärmeformel
Wir können die spezifische Wärme mit der Formel für die Wärmemenge berechnen, die unten dargestellt ist:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
c → spezifische Wärme, gemessen in \([J/(kg\Bullet K)]\) oder \([cal/g\Bullet°C]\).
Q → Wärmemenge, gemessen in Joule [J] oder Kalorien [cal].
m → Masse, gemessen in Kilogramm [kg] oder Gramm [g].
\(∆T \) → Temperaturänderung, gemessen in Kelvin [K] oder Celsius [°C].
DAS Temperaturschwankungen kann mit folgender Formel berechnet werden:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → Temperaturänderung, gemessen in Kelvin [K] oder Celsius [°C].
\(T_f\) → Endtemperatur, gemessen in Kelvin [K] oder Celsius [°C].
\(Du\) → Ausgangstemperatur, gemessen in Kelvin [K] oder Celsius [°C].
Wichtig: Obwohl die oben genannten Größen im Internationalen Einheitensystem in Joule, Kilogramm und Kelvin gemessen werden (JAWOHL), ist es üblicher, Kalorien, Gramm und Celsius zu verwenden. Es ist möglich, Kalorien in Joule umzurechnen, wenn man bedenkt, dass 1 cal 4,186 J entspricht.
Denken Sie bei der Umrechnung von Gramm in Kilogramm daran, dass 1 g 0,001 kg entspricht. Um Celsius in Kelvin umzuwandeln, addieren Sie außerdem zur Temperatur von Celsius den Wert von 273,15, d.h. 100 °C = 373,15 K.
Wie berechnet man die spezifische Wärme?
Die spezifische Wärme kann mit der Formel berechnet werden, die sie mit der Wärmemenge, Masse und Temperatur des Stoffes oder Materials in Beziehung setzt.
Beispiel:
Wie groß ist die spezifische Wärme eines Objekts mit einer Masse von 100 g, das 1000 cal erhalten hat und dessen Temperatur um 15 °C variiert wurde, bis es 35 °C erreichte?
Auflösung:
wie alle Messeinheiten sind in ihrer gebräuchlichsten Form, eine Konvertierung ist nicht erforderlich. Wir verwenden die Formel für die spezifische Wärme, die Wärme, Masse und Temperatur beinhaltet:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Wenn wir die in der Anweisung angegebenen Werte ersetzen, haben wir:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Daher ist die spezifische Wärme des Objekts\(0,5\cal/g\Bullet°C\).
Faktoren, die die spezifische Wärme beeinflussen
Es gibt einige Faktoren, die bestimmte Wärmeschwankungen beeinflussen können. Siehe unten.
intermolekularen Kräfte: Die spezifische Wärme variiert proportional zur intermolekularen Stärke des Moleküls, und je größer die Bindung, desto größer die Energie, die erforderlich ist, um sie zu brechen. Typischerweise sind Moleküle, die Wasserstoffbrückenbindungen enthalten, solche, die hohe spezifische Wärmewerte enthalten.
Verunreinigungen: Die spezifische Wärme kann mit der Menge an Verunreinigungen im Material variieren, obwohl diese Verunreinigungen für die Bildung des Materials notwendig sind.
Molmasse: Die spezifische Wärme kann auch je nach Molmasse des Stoffes variieren.
Freiheitsgrade: Die molare spezifische Wärme, wie wir in studiert haben Thermodynamik, variiert je nach Freiheitsgrad eines Moleküls. Kurz gesagt, es ist die Bewegungsfreiheit eines Moleküls, und es kann Translations-, Rotations- und Oszillationsbewegungen haben.
Spezifische Wärme und Wärmekapazität
Die Wärmekapazität, auch Wärmekapazität genannt, ist eine Proportionalitätskonstante, die die Wärme, die ein Körper aufnimmt oder verliert, mit seiner Temperaturänderung in Beziehung setzt. Über die Wärmekapazität und die Masse des Stoffes bzw. Materials lässt sich die spezifische Wärme mit der Formel berechnen:
\(c=\frac{C}{m}\)
c → spezifische Wärme, gemessen in \([J/kg\Kugel K]\) oder \([cal/g\Bullet°C]\).
C → Wärmekapazität, gemessen in \([J/K]\) oder \([cal/°C]\).
m → Masse, gemessen in Kilogramm [kg] oder Gramm [g].
Auch wissen: Thermische Ausdehnung von Festkörpern – das Phänomen, das aus der Temperaturerhöhung eines Körpers resultiert
molare spezifische Wärme
Die molare spezifische Wärme drückt die spezifische Wärmemenge eines Stoffes aus Maulwurf, im Gegensatz zur spezifischen Wärme, wo die Stoffmenge in Kilogramm ausgedrückt wird. Da wir mit Molekülen arbeiten, deren Größe winzig ist, ist es vorteilhafter, ihre Menge in Mol als in Kilogramm oder anderen Einheiten auszudrücken.
\(1\ mol=6.02\times{10}^{23}\ Einheiten\ Elementar\ von\ irgendeiner\ Substanz\)
Beispielsweise entspricht 1 Mol Aluminium \(6.02\times{10}^{23}\) Aluminiumatome.
Die Formel zur Berechnung der molaren spezifischen Wärme ist die gleiche wie die zur Berechnung der spezifischen Wärme, aber sie unterscheiden sich in der Maßeinheit – verwenden Sie für die molare spezifische Wärme \(cal/mol\bullet°C\).
Latentwärme und fühlbare Wärme
Hitze kann klassifiziert werden als latent oder sensibel. Siehe unten.
→ latente Wärme
Ö latente Wärme ist das notwendig, um den physikalischen Zustand eines Stoffes zu ändern, ohne seine Temperatur zu erhöhen. Sie kann nach folgender Formel berechnet werden:
\(Q=m\Bullet L\)
Q → Wärmemenge, gemessen in Joule [J] oder Kalorien [cal] .
m → Masse, gemessen in Kilogramm [kg] oder Gramm [g] .
L → latente Wärme, gemessen in \([J/kg]\) oder \([cal/g]\).
→ spürbare Hitze
Fühlbare Wärme ist die Wärme, die erforderlich ist, um die Temperatur einer Substanz zu ändern, ohne ihren physikalischen Zustand zu ändern. Sie kann nach folgender Formel berechnet werden:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
Q → Wärmemenge, gemessen in Joule [J] oder Kalorien [cal] .
m → Masse, gemessen in Kilogramm [kg] oder Gramm [g].
c → spezifische Wärme, gemessen in \([J/(kg\Bullet K)]\) oder \([cal/g\Bullet°C]\).
∆T → Temperaturänderung, gemessen in Kelvin [K] oder Celsius [°C].
Gelöste Übungen zur spezifischen Hitze
Frage 1
(UFPR) Um 500 g einer bestimmten Substanz von 20 °C auf 70 °C zu erhitzen, wurden 4000 Kalorien benötigt. Die Wärmekapazität und die spezifische Wärme sind jeweils:
A) 8 cal/°C und 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C und 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C und 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C und 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C und 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Auflösung:
AlternativeB
Wir finden den Wert der Wärmekapazität mit der Formel:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Schließlich berechnen wir den Wert der spezifischen Wärme:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
Frage 2
(PUC-RS) Ein homogener Körper A mit einer Masse von 200 g ändert seine Temperatur von 20 °C auf 50 °C, wenn er 1200 Kalorien aus einer thermischen Quelle erhält. Während der gesamten Aufwärmphase bleibt Körper A in der festen Phase. Ein anderer homogener Körper B, der aus der gleichen Substanz besteht wie der Körper A, hat die doppelte Masse. Wie groß ist die spezifische Wärme der Substanz B in cal/g°C?
A) 0,1
b) 0,2
c) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Auflösung:
AlternativeB
Wir berechnen die spezifische Wärme von Material A mit der Formel für fühlbare Wärme:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Die spezifische Wärme von Körper B hat denselben Wert wie die spezifische Wärme von Körper A, da sie aus demselben Stoff bestehen.
Von Pâmella Raphaella Melo
Physik Lehrer
