erisoojus on summa soojust vajalik selleks, et aine või materjali temperatuuri oleks võimalik 1 °C võrra muuta. See on võrdeline aine poolt vastuvõetud või annetatud soojushulgaga ja seda saab arvutada soojust, massi ja temperatuuri hõlmava valemi abil.
Tea rohkem: Absoluutne null – madalaim teoreetiline temperatuur, milleni keha võib jõuda
Erisoojuse kokkuvõte
Erisoojus on soojushulk, mis on vajalik aine või materjali temperatuuri muutmiseks 1 °C võrra.
Mõned tegurid, mis mõjutavad erisoojust, on: molekulidevahelised jõud, ainete lisandid, molaarmass ja vabadusastmed.
Erisoojust saab leida soojusmahtuvuse ja aine massi vahelise seose kaudu.
Molaarne erisoojus on soojushulk aine mooli kohta, mis on vajalik aine temperatuuri muutmiseks 1°C võrra.
Varjatud soojus on soojus, mis on vajalik aine füüsikalise oleku muutmiseks ilma selle temperatuuri tõstmata.
Tundlik soojus on soojus, mis on vajalik aine temperatuuri muutmiseks ilma selle füüsikalist olekut muutmata.
Mis on erisoojus?
erisoojus on summa Soojusenergia tarnitakse ainele nii, et selle temperatuur varieerub 1 °C võrra
. Kõigil vedelikel, tahketel ainetel ja gaasidel on nende jaoks spetsiifiline soojus, mis iseloomustab nende käitumist soojusallikaga kokkupuutel.see kuumus on proportsionaalne aine pakutavaga, seega kui me suurendame erisoojust, siis suureneb ka soojushulk, mis on vajalik aine temperatuuri muutmiseks.
Näiteks erisoojus alumiinium on pärit \(0,215\ cal/g\bullet°C\), samas kui vee oma on \(1\cal/g\bullet°C\), mis tähendab, et vesi peab oma temperatuuri tõstmiseks saama rohkem soojust kui alumiinium. Vesi kaotab soojust ka kergemini kui alumiinium.
Erisoojustabel
Erisoojus näitab aine täpset kuumust, mis võib muutuda 1 °C võrra ja selle temperatuur võib tõusta või langeda. Allolevas tabelis näeme erinevate ainete ja materjalide erisoojusväärtusi.
ainet või materjali |
erisoojus (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Teras |
0,1 |
mage vesi |
1 |
Soolane vesi |
0,93 |
Etüülalkohol |
0,58 |
Alumiinium |
0,215 |
Õhk |
0,24 |
Liiv |
0,2 |
Süsinik |
0,12 |
Plii |
0,0305 |
Vask |
0,0923 |
Etanool |
0,58 |
Raud |
0,11 |
Jää (-10°C) |
0,53 |
Graniit |
0,19 |
Vesinik |
3,4 |
Messing |
0,092 |
Puit |
0,42 |
elavhõbe |
0,033 |
Lämmastik |
0,25 |
Kuldne |
0,03 |
Hapnik |
0,22 |
Hõbedane |
0,0564 |
Volfram |
0,0321 |
Klaas |
0,2 |
Spetsiifiline soojusvalem
Erisoojuse saame arvutada allpool esitatud soojushulga valemi abil:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → erisoojus, mõõdetuna \([J/(kg\täpp K)]\) või \([cal/g\bullet°C]\).
K → soojushulk, mõõdetuna džaulides [J] või kalorites [cal].
m → mass, mõõdetuna kilogrammides [kg] või grammides [g].
\(∆T \) → temperatuuri kõikumine, mõõdetuna kelvinites [K] või Celsiuse kraadides [°C].
THE temperatuuri kõikumine saab arvutada järgmise valemi abil:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → temperatuuri kõikumine, mõõdetuna kelvinites [K] või Celsiuse kraadides [°C].
\(T_f \) → lõpptemperatuur, mõõdetuna kelvinites [K] või Celsiuse kraadides [°C].
\(Sina\) → algtemperatuur, mõõdetuna kelvinites [K] või Celsiuse kraadides [°C].
Tähtis: Kuigi ülaltoodud koguseid mõõdetakse rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis džaulides, kilogrammides ja kelvinites (JAH), on tavalisem kasutada kaloreid, grammi ja Celsiuse kraadi. Kalorid on võimalik teisendada džaulideks, arvestades, et 1 cal võrdub 4,186 J.
Grammide kilogrammideks teisendamiseks pidage meeles, et 1 g on 0,001 kg. Lisaks lisage Celsiuse kelviniteks muutmiseks lihtsalt Celsiuse temperatuurile väärtus 273,15, st 100 °C = 373,15 K.
Kuidas arvutada erisoojust?
Erisoojust saab arvutada valemiga, mis seob selle aine või materjali soojushulga, massi ja temperatuuriga.
Näide:
Kui suur on 100 g massiga objekti erisoojus, mis sai 1000 cal ja mille temperatuur muutus 15 °C võrra, kuni jõudis 35 °C-ni?
Resolutsioon:
nagu kõik mõõtühikud on kõige tavalisemal kujul, ei ole vaja teisendada. Kasutame erisoojuse valemit, mis hõlmab soojust, massi ja temperatuuri:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Asendades avalduses antud väärtused, saame:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Seetõttu on objekti erisoojus\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Erisoojust mõjutavad tegurid
Teatud kuumuse kõikumisi võivad mõjutada mõned tegurid. Vaata allpool.
molekulidevahelised jõud: Erisoojus varieerub proportsionaalselt molekuli molekulidevahelise tugevusega ja mida suurem on side, seda suurem on selle purustamiseks vajalik energia. Tavaliselt on vesiniksidemeid sisaldavad molekulid need, mis sisaldavad kõrge erisoojuse väärtust.
Lisandid: Erisoojus võib varieeruda olenevalt materjalis olevate lisandite hulgast, kuigi need lisandid on materjali moodustamiseks vajalikud.
Molaarmass: Erisoojus võib varieeruda ka sõltuvalt aine molaarmassist.
Vabaduse astmed: Molaarne erisoojus, nagu me uurisime Termodünaamika, varieerub vastavalt molekuli vabadusastmetele. Lühidalt öeldes puudutab see molekuli liikumisvabadust ning sellel võivad olla translatsiooni-, pöörlemis- ja võnkumisliigutused.
Erisoojus ja soojusmahtuvus
Soojusmaht, mida nimetatakse ka soojusmahtuvuseks, on proportsionaalsuskonstant, mis seob keha poolt vastuvõetud või kaotatud soojuse temperatuurimuutusega. Erisoojust on võimalik arvutada läbi soojusmahtuvuse ja aine või materjali massi järgmise valemiga:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → erisoojus, mõõdetuna \([J/kg\täpp K]\) või \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → soojusmahtuvus, mõõdetuna \([J/K]\) või \([cal/°C]\).
m → mass, mõõdetuna kilogrammides [kg] või grammides [g].
Tea ka: Tahkete ainete soojuspaisumine - nähtus, mis tuleneb keha temperatuuri tõusust
molaarne erisoojus
Molaarne erisoojus väljendab aine erisoojuse hulka sünnimärk, erinevalt erisoojusest, kus aine kogust väljendatakse kilogrammides. Kuna töötame molekulidega, mille suurus on pisike, siis on soodsam väljendada nende kogust moolides kui kilogrammides või muudes ühikutes.
\(1\ mol=6,02\times{10}^{23}\ units\ elementary\ of\ any\ aine\)
Näiteks 1 mool alumiiniumi on samaväärne \(6,02\ korda{10}^{23}\) alumiiniumi aatomid.
Molaarse erisoojuse arvutamise valem on sama, mis erisoojuse arvutamisel, kuid need erinevad mõõtühiku poolest – molaarse erisoojuse jaoks kasutage \(cal/mol\bullet°C\).
Varjatud kuumus ja tundlik kuumus
Soojust võib liigitada järgmiselt latentne või tundlik. Vaata allpool.
→ varjatud kuumus
O varjatud kuumus on vajalik aine füüsikalise oleku muutmiseks ilma selle temperatuuri tõstmata. Seda saab arvutada järgmise valemiga:
\(Q=m\täpp L\)
K → soojushulk, mõõdetuna džaulides [J] või kalorites [cal] .
m → mass, mõõdetuna kilogrammides [kg] või grammides [g] .
L → varjatud soojus, mõõdetuna \([J/kg]\) või \([cal/g]\).
→ mõistlik kuumus
Tundlik soojus on soojus, mis on vajalik aine temperatuuri muutmiseks ilma selle füüsikalist olekut muutmata. Seda saab arvutada järgmise valemiga:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
K → soojushulk, mõõdetuna džaulides [J] või kalorites [cal] .
m → mass, mõõdetuna kilogrammides [kg] või grammides [g].
ç → erisoojus, mõõdetuna \([J/(kg\täpp K)]\) või \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → temperatuuri kõikumine, mõõdetuna kelvinites [K] või Celsiuse kraadides [°C].
Lahendas harjutusi konkreetsel kuumusel
küsimus 1
(UFPR) 500 g teatud aine kuumutamiseks 20 °C-lt 70 °C-ni oli vaja 4000 kalorit. Soojusvõimsus ja erisoojus on vastavalt:
A) 8 cal/°C ja 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C ja 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C ja 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C ja 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C ja 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Resolutsioon:
Alternatiiv B
Soojusmahtuvuse väärtuse leiame järgmise valemi abil:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Lõpuks arvutame välja erisoojuse väärtuse:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
küsimus 2
(PUC-RS) 200 g massiga homogeenne keha A muudab oma temperatuuri 20 °C-lt 50 °C-ni, kui saab soojusallikast 1200 kalorit. Kogu soojenduse ajal jääb keha A tahkesse faasi. Teisel homogeensel kehal B, mis koosneb kehaga A samast ainest, on kaks korda suurem mass. Kui suur on B aine erisoojus cal/g°C?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Resolutsioon:
Alternatiiv B
Arvutame materjali A erisoojuse mõistliku soojusvalemi abil:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Keha B erisoojus on sama väärtusega kui keha A erisoojus, kuna need koosnevad samast ainest.
Autor: Pâmella Raphaella Melo
Füüsika õpetaja
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm
