Ειδική θερμότητα: τι είναι, τύπος και ασκήσεις

Η ειδική θερμότητα (c) είναι μια φυσική ποσότητα που σχετίζεται με την ποσότητα θερμότητας που παράγει θερμική διακύμανση, που είναι χαρακτηριστικό κάθε υλικού.

Με αυτόν τον τρόπο, προσδιορίζει την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την παραλλαγή 1 ° C της 1ης ουσίας.

Ειδικός πίνακας θερμότητας

Να θυμάστε ότι κάθε ουσία έχει μια συγκεκριμένη θερμότητα. Ελέγξτε παρακάτω έναν πίνακα με 15 ουσίες και τις συγκεκριμένες θερμικές τιμές της καθεμιάς.

Ουσία	Ειδική θερμότητα (cal / g.ºC)
Νερό	1 cal / g. ° C
Εθυλική αλκοόλη	0,58 cal / g. ° C
Αλουμίνιο	0,22 cal / g. ° C
Αέρας	0,24 cal / g. ° C
Αμμος	0,2 cal / g. ° C
Ανθρακας	0,12 cal / g. ° C
Οδηγω	0,03 cal / g. ° C
Χαλκός	0,09 cal / g. ° C
Σίδερο	0,11 cal / g. ° C
Πάγος	0,50 cal / g. ° C
Υδρογόνο	3,4 cal / g. ° C
ξύλο	0,42 cal / g. ° C
Αζωτο	0,25 cal / g. ° C
Οξυγόνο	0,22 cal / g. ° C
Ποτήρι	0,16 cal / g. ° C

Σύμφωνα με τα στοιχεία του πίνακα, το νερό έχει συγκεκριμένη θερμότητα 1 θερμ. / Γραμμάριο. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια 1 cal είναι απαραίτητη για μεταβολή 1 ° C σε 1 g νερού.

instagram story viewer

Ειδική φόρμουλα θερμότητας

Για τον υπολογισμό της ειδικής θερμότητας των ουσιών, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:

c = Q / m. ΔΤ ή c = C / m

Οπου,

ντο: ειδική θερμότητα (cal / g ° C ή J / Kg. K)
Ερ: ποσότητα θερμότητας (ασβέστης ή J)
Μ: μάζα (g ή kg)
ΔΤ: διακύμανση θερμοκρασίας (° C ή K)
ΝΤΟ: θερμική χωρητικότητα (cal / ° C ή J / K)

Στο Διεθνές Σύστημα (SI), η συγκεκριμένη θερμότητα μετράται σε J / Kg. K (Joule ανά κιλό και ανά Kelvin). Ωστόσο, είναι πολύ συνηθισμένο να μετράται σε θερμίδες / g ° C (θερμίδες ανά γραμμάριο και ανά βαθμό Κελσίου).

1 cal = 4,186 J

Ειδική μοριακή θερμότητα

Η μοριακή ειδική θερμότητα, που ονομάζεται επίσης γραμμομοριακή ικανότητα θερμότητας, καθορίζεται από τη σχέση μεταξύ της θερμικής ικανότητας και του αριθμού των γραμμομορίων που υπάρχουν.

Έτσι, όταν η θερμική ικανότητα μιας ουσίας δίνεται σε ένα γραμμομόριο αυτής της ουσίας, ονομάζεται γραμμομοριακή ειδική θερμότητα.

Ειδική θερμότητα και θερμική χωρητικότητα

Μια άλλη έννοια που σχετίζεται με συγκεκριμένη θερμότητα είναι αυτή του θερμική χωρητικότητα (ΝΤΟ).

Αυτό το φυσικό μέγεθος καθορίζεται από την ποσότητα θερμότητας που παρέχεται σε ένα σώμα και τη διακύμανση της θερμοκρασίας που υπέστη από αυτό.

Μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:

C = Q / ΔΤ

Οπου,

ΝΤΟ: θερμική χωρητικότητα (cal / ° C ή J / K)
Ερ: ποσότητα θερμότητας (ασβέστης ή J)
ΔΤ: διακύμανση θερμοκρασίας (° C ή K)

Παράδειγμα: Εάν ένα σώμα δέχθηκε 100 cal και η θερμοκρασία του κυμαινόταν κατά 25 ° C, τότε η θερμική του ικανότητα είναι 4 cal / ° C επειδή

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

Αυτό σημαίνει ότι για να κυμαίνεται 1 ° C από τη θερμοκρασία του, το σώμα πρέπει να λάβει 4 cals.

Η θερμική χωρητικότητα και η ειδική θερμότητα σχετίζονται με τον τύπο:

c = C / m

Οπου,

ΝΤΟ: θερμική χωρητικότητα (cal / ° C ή J / K)
Μ: μάζα (g ή kg)
ντο: ειδική θερμότητα (cal / g ° C ή J / Kg. K)

Εάν στο παράδειγμα που χρησιμοποιείται πάνω από το σώμα έχει μάζα 10 γραμμάρια, τότε η ειδική του θερμότητα είναι 0,4 cal / g.ºC, επειδή

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

Επομένως, 1 γραμμάριο της ουσίας χρειάζεται 0,4 θερμίδες για να κυμαίνεται 1 ° C από τη θερμοκρασία της.

Λανθάνουσα θερμότητα και ευαίσθητη θερμότητα

Εκτός από τη συγκεκριμένη θερμότητα, υπάρχουν και άλλες μορφές θερμότητας, από τις οποίες ξεχωρίζουν τα ακόλουθα:

λανθάνουσα θερμότητα (ΜΕΓΑΛΟ): αντιστοιχεί στην ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται ή δίνεται από ένα σώμα. Σε αυτήν την περίπτωση, η θερμοκρασία σας παραμένει η ίδια ενώ αλλάζει η φυσική σας κατάσταση.

Στο Διεθνές Σύστημα (SI), η λανθάνουσα θερμότητα μετράται σε J / Kg (Joule ανά χιλιόγραμμο), ωστόσο, μπορεί να μετρηθεί σε cal / g (θερμίδες ανά γραμμάριο). Υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Ε = μ. μεγάλο

Οπου,

Ερ: ποσότητα θερμότητας (ασβέστης ή J)
Μ: μάζα (g ή kg)
μεγάλο: λανθάνουσα θερμότητα (cal / g ή J / Kg)

Σημείωση: Σε αντίθεση με τη συγκεκριμένη θερμότητα, η λανθάνουσα κατάσταση δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν συμβαίνουν αλλαγές κατάστασης, η θερμοκρασία δεν μεταβάλλεται. Για παράδειγμα, ένας παγωμένος κύβος πάγου, η θερμοκρασία του νερού σε στερεά και υγρή κατάσταση είναι η ίδια.

Ευαίσθητη θερμότητα: αντιστοιχεί στη διακύμανση της θερμοκρασίας ενός σώματος, για παράδειγμα, όταν θερμαίνουμε μια μεταλλική ράβδο. Σε αυτό το πείραμα, η θερμοκρασία του μετάλλου αυξάνεται, ωστόσο, η φυσική του κατάσταση (στερεά) δεν αλλάζει.

Υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Ε = μ. ντο. Δθ

Ερ: ποσότητα αισθητής θερμότητας (ασβέστης ή J)
Μ: μάζα σώματος (g ή kg)
ντο: ειδική θερμότητα της ουσίας (cal / g ° C ή J / Kg ° C)
Δθ: διακύμανση θερμοκρασίας (° C ή K)

Διαβάστε επίσης: Θερμιδομετρία

Εξετάσεις Ασκήσεις με Ανατροφοδότηση

ερώτηση 1

(Mackenzie) Ένα πρωί με γαλάζιο ουρανό, ένα λουτρό στην παραλία παρατηρεί ότι η άμμος είναι πολύ ζεστή και το θαλασσινό νερό είναι πολύ κρύο. Τη νύχτα, το ίδιο λουτρό παρατηρεί ότι η άμμος στην παραλία είναι μαλακή και το θαλασσινό νερό ζεστό. Το φαινόμενο που παρατηρείται οφείλεται στο γεγονός ότι:

α) η πυκνότητα του θαλάσσιου νερού είναι μικρότερη από αυτήν της άμμου.
β) η ειδική θερμότητα της άμμου είναι μικρότερη από τη συγκεκριμένη θερμότητα του νερού.
γ) ο συντελεστής θερμικής διαστολής του νερού είναι μεγαλύτερος από τον συντελεστή θερμικής διαστολής της άμμου.
δ) η θερμότητα που περιέχεται στην άμμο, τη νύχτα, απλώνεται στο θαλασσινό νερό.
ε) η ανάδευση του θαλάσσιου νερού επιβραδύνει την ψύξη του.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: β) η ειδική θερμότητα της άμμου είναι μικρότερη από τη συγκεκριμένη θερμότητα του νερού.

Η τιμή της συγκεκριμένης θερμότητας εξαρτάται από την ουσία που αποτελεί το σώμα. Σε αυτήν την περίπτωση, το νερό έχει υψηλότερη ειδική θερμότητα από την άμμο και, επομένως, απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας για να μεταβάλλεται η θερμοκρασία 1 γραμμαρίου νερού από ό, τι για 1 γραμμάριο άμμου.

Ερώτηση 2

(UFPR) Για τη θέρμανση 500 g συγκεκριμένης ουσίας από 20 ° C έως 70 ° C, χρειάστηκαν 4000 θερμίδες. Η θερμική χωρητικότητα και η ειδική θερμότητα είναι αντίστοιχα:

α) 8 cal / ° C και 0,08 cal / g. ° C
β) 80 cal / ° C και 0,16 cal / g. ° C
γ) 90 cal / ° C και 0,09 cal / g. ° C
d) 95 cal / ° C και 0,15 cal / g. ° C
ε) 120 cal / ºC και 0,12 cal / g. ° C

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: b) 80 cal / ºC και 0,16 cal / g. ° C

Η θερμική χωρητικότητα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο C = Q / Δθ και σχετίζεται με συγκεκριμένη θερμότητα μαθηματικά με C = m.c

Αντικαθιστώντας τα δεδομένα δήλωσης στους τύπους, έχουμε:

ευθεία C διάστημα ίσο με τον αριθμητή διαστήματος ευθεία Q πάνω από τον παρονομαστή ευθεία theta άκρο του κλασματικού χώρου ίσο με τον αριθμητή 4000 διάστημα πάνω από τον παρονομαστή 70 διάστημα μείον χώρο 20 άκρο κλάσματος ίσο με τον αριθμητή διαστήματος 4000 cal space πάνω από τον παρονομαστή 50 space º ευθύ C άκρο του κλάσματος ίσο με 80 cal space διαιρούμενο με º ευθεία C ευθεία C χώρο ίσο με ίσιο διάστημα m χώρος. space ευθεία c space διπλό βέλος προς τα δεξιά ευθεία c διάστημα ίσο με το διάστημα ευθεία C πάνω από ευθεία m ίσο με τον αριθμητή 80 space cal διαιρούμενο με º ευθεία C πάνω από τον παρονομαστή 500 ίσιο διάστημα g άκρο του κλάσματος ίσο με 0 κόμμα διάστημα 16 cal διαιρούμενο με ίσιο g χώρο º ευθεία C

ερώτηση 3

(UFU) 240 g νερού (ειδική θερμότητα ίση με 1 cal / g ° C) θερμαίνεται απορροφώντας 200 W ισχύος με τη μορφή θερμότητας. Λαμβάνοντας υπόψη 1 cal = 4 J, το χρονικό διάστημα που απαιτείται για αυτήν την ποσότητα νερού για να μεταβάλει τη θερμοκρασία του κατά 50 ° C θα είναι;

α) 1 λεπτό
β) 3 λεπτά
γ) 2 λεπτά
δ) 4 λεπτά

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: d) 4 λεπτά

1ο βήμα: υπολογίστε την ποσότητα θερμότητας