Spetsiifiline kuumus: mis see on, valem ja harjutused

Spetsiifiline soojus (c) on füüsikaline suurus, mis on seotud soojushulgaga, mis tekitab termilisi muutusi, olles iga materjali omadus.

Nii määrab see 1g aine 1 ° C muutmiseks vajaliku soojushulga.

Spetsiifiline soojuse tabel

Pidage meeles, et igal ainel on kindel soojus. Kontrollige tabeli all 15 ainet ja igaühe erisoojuse väärtusi.

Aine	Spetsiifiline kuumus (cal / g.ºC)
Vesi	1 cal / g. ° C
Etüülalkohol	0,58 cal / g. ° C
Alumiinium	0,22 cal / g. ° C
Õhk	0,24 cal / g. ° C
Liiv	0,2 cal / g. ° C
Süsinik	0,12 cal / g. ° C
Plii	0,03 cal / g. ° C
Vask	0,09 cal / g. ° C
Raud	0,11 cal / g. ° C
Jää	0,50 cal / g. ° C
Vesinik	3,4 cal / g. ° C
puit	0,42 cal / g. ° C
Lämmastik	0,25 cal / g. ° C
Hapnik	0,22 cal / g. ° C
Klaas	0,16 cal / g. ° C

Tabeli andmete kohaselt on vee erisoojus 1 cal / g.ºC. See tähendab, et 1 lubja energia on vajalik 1 ° C muutumiseks 1 g vees.

Spetsiifiline soojuse valem

Ainete erisoojuse arvutamiseks kasutatakse järgmist valemit:

c = Q / m. ΔT või c = C / m

Kus

ç: erisoojus (cal / g ° C või J / Kg. K)
Q: soojushulk (lubi või J)

m: mass (g või kg)
ΔT: temperatuuri kõikumine (° C või K)
Ç: soojusvõimsus (cal / ° C või J / K)

Rahvusvahelises süsteemis (SI) mõõdetakse erisoojust J / kg. K (Joule kilogrammi ja Kelvini kohta). Siiski on väga tavaline mõõta kal / g ° C (kaloreid grammi ja Celsiuse kraadi kohta).

1 kal = 4,186 J

Spetsiifiline molaarsus

Molaarne erisoojus, mida nimetatakse ka molaarseks soojusvõimsuseks, määratakse soojusvõimsuse ja olemasolevate moolide arvu vahelise seose järgi.

Seega, kui aine soojusmaht antakse ühele selle aine moolile, nimetatakse seda molaarseks erisoojuseks.

Spetsiifiline soojus- ja soojusvõimsus

Teine konkreetse soojusega seotud mõiste on soojusmahtuvus (Ç).

See füüsiline suurus määratakse kehale tarnitud soojushulga ja selle poolt kannatatava temperatuuri kõikumise järgi.

Selle saab arvutada järgmise valemi abil:

C = Q / ΔT

Kus

Ç: soojusvõimsus (cal / ° C või J / K)
Q: soojushulk (lubi või J)
ΔT: temperatuuri kõikumine (° C või K)

Näide: Kui keha sai 100 cal ja temperatuur varieerus 25 ° C, siis on tema soojusvõime 4 cal / ° C, kuna

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

See tähendab, et 1 ° C temperatuuri muutmiseks peab keha saama 4 kalalit.

Soojusmahtuvus ja erisoojus on seotud järgmise valemi abil:

c = C / m

Kus

Ç: soojusvõimsus (cal / ° C või J / K)
m: mass (g või kg)
ç: erisoojus (cal / g ° C või J / Kg. K)

Kui ülaltoodud näites on keha mass 10 grammi, siis on selle erisoojus 0,4 cal / g.ºC, kuna

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

Seetõttu vajab 1 gramm ainet 1 ° C temperatuuri muutmiseks 0,4 cal.

Varjatud kuumus ja tundlik kuumus

Lisaks erisoojusele on ka teisi soojusvorme, millest eristuvad järgmised:

varjatud kuumus (L): vastab keha saadud või antud soojushulgale. Sellisel juhul jääb teie temperatuur samaks, samal ajal kui teie füüsiline seisund muutub.

Rahvusvahelises süsteemis (SI) mõõdetakse varjatud soojust J / Kg-des (džaulides kilogrammi kohta), kuid seda saab mõõta ka kal / g (kalorite kohta grammis). See arvutatakse järgmise valemi abil:

Q = m. L

Kus

Q: soojushulk (lubi või J)
m: mass (g või kg)
L: varjatud kuumus (cal / g või J / kg)

Märge: Erinevalt erisoojusest ei sõltu latentne temperatuur temperatuurist. Seda seetõttu, et olekumuutuste korral ei erine temperatuur. Näiteks sulav jääkuubik, vee temperatuur tahkes ja vedelas olekus on sama.

Tundlik kuumus: vastab keha temperatuurimuutustele, näiteks kui kuumutame metallvarda. Selles katses tõuseb metalli temperatuur, kuid selle füüsikaline olek (tahke) ei muutu.

See arvutatakse järgmise valemi abil:

Q = m. ç. Δθ

Q: mõistliku kuumuse kogus (lubi või J)
m: kehamass (g või kg)
ç: aine erisoojus (cal / g ° C või J / Kg ° C)
Δθ: temperatuuri kõikumine (° C või K)

Loe ka: Kalorimeetria

Tagasisidega sisseastumiseksami harjutused

küsimus 1

(Mackenzie) Sinise taeva hommikul täheldab rannas ujuja, et liiv on väga kuum ja merevesi on väga külm. Öösel täheldab see sama supleja, et rannas on liiv pehme ja merevesi soe. Vaadeldav nähtus on tingitud asjaolust, et:

a) merevee tihedus on väiksem kui liival.
b) liiva erisoojus on väiksem kui vee erisoojus.
c) vee soojuspaisumistegur on suurem kui liiva soojuspaisumistegur.
d) liivas sisalduv soojus levib öösel merevette.
e) merevee segamine aeglustab selle jahtumist.

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) liiva erisoojus on väiksem kui vee erisoojus.

Spetsiifilise soojuse väärtus sõltub ainest, millest keha koosneb. Sellisel juhul on vee erisoojus suurem kui liivas ja seetõttu on 1 grammi vee temperatuuri muutmiseks vaja suuremat soojushulka kui 1 grammi liiva puhul.

2. küsimus

(UFPR) 500 g kindla aine kuumutamiseks temperatuuril 20 ° C kuni 70 ° C oli vaja 4000 kalorit. Soojusmahtuvus ja erisoojus on vastavalt:

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) 80 cal / ºC ja 0,16 cal / g. ° C

Soojusmaht arvutatakse valemi C = Q / Δθ abil ja see on spetsiifilise soojusega seotud matemaatiliselt C = m.c

Valemites avalduse andmete asendamiseks on meil:

3. küsimus

(UFU) 240 g vett (erisoojus võrdub 1 cal / g ° C) kuumutatakse, absorbeerides 200 W võimsust soojuse kujul. Arvestades 1 cal = 4 J, on selle veekoguse temperatuuri 50 ° C muutmiseks vajalik ajaintervall?

a) 1 minut
b) 3 minutit
c) 2 minutit
d) 4 minutit

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) 4 min

1. samm: arvutage soojushulk

2. samm: teisendage kalorid džaulideks

1 cal - 4 J
12000 cal - x

x = 12000 cal. 4 J / 1 kal
x = 48 000 J

3. samm: arvutage võimsus

P = töö / aeg
200 W = 48 000 J / kord

aeg = 48 000 J / 200 W
aeg = 240 s

4. samm: teisendage sekundid minutiteks

60 s - 1 min
240 s - aastat

y = 240 s. 1 min / 60 s
y = 4 min

Loe ka:

• Kuumus ja temperatuur
• kuumus levis
• Termiline tasakaal