Ominaislämpö: mitä se on, kaava ja harjoitukset

Spesifinen lämpö (c) on fysikaalinen määrä, joka liittyy lämpövaihtelun tuottavaan lämmön määrään, joka on jokaisen materiaalin ominaisuus.

Tällä tavoin se määrittää tarvittavan lämmön määrän 1 g: n aineen 1 ° C vaihtelulle.

Erityinen lämpötaulukko

Muista, että jokaisella aineella on erityinen lämpö. Tarkista taulukon alapuolelta 15 ainetta ja kunkin ominaislämpöarvot.

Aine	Ominaislämpö (cal / g.ºC)
Vesi	1 cal / g. ° C
Etyylialkoholi	0,58 cal / g. ° C
Alumiini	0,22 cal / g. ° C
Ilmaa	0,24 cal / g. ° C
Hiekka	0,2 cal / g. ° C
Hiili	0,12 cal / g. ° C
Johtaa	0,03 cal / g. ° C
Kupari	0,09 cal / g. ° C
Rauta	0,11 cal / g. ° C
Jäätä	0,50 cal / g. ° C
Vety	3,4 cal / g. ° C
puu	0,42 cal / g. ° C
Typpi	0,25 cal / g. ° C
Happi	0,22 cal / g. ° C
Lasi	0,16 cal / g. ° C

Taulukon tietojen mukaan veden ominaislämpö on 1 cal / g.ºC. Tämä tarkoittaa, että yhden kalkin energia on välttämätön 1 ° C: n vaihtelulle 1 g: ssa vettä.

Erityinen lämpökaava

Aineiden ominaislämmön laskemiseksi käytetään seuraavaa kaavaa:

c = Q / m. ΔT tai c = C / m

Missä,

instagram story viewer

ç: ominaislämpö (cal / g ° C tai J / kg K)
Q: lämmön määrä (kalkki tai J)
m: massa (g tai kg)
ΔT: lämpötilan vaihtelu (° C tai K)
Ç: lämpökapasiteetti (cal / ° C tai J / K)

Kansainvälisessä järjestelmässä (SI) ominaislämpö mitataan yksikköinä J / kg. K (Joule kiloa ja Kelvin kohti). On kuitenkin hyvin yleistä mitata kaloreina / g ° C (kalori grammaa ja celsiusastetta kohti).

1 cal = 4,186 J

Spesifinen molaarinen lämpö

Molaarinen ominaislämpö, jota kutsutaan myös molaariseksi lämpökapasiteetiksi, määräytyy lämpökapasiteetin ja läsnä olevien moolien lukumäärän välisen suhteen avulla.

Siten, kun aineen lämpökapasiteetti annetaan yhdelle moolille ainetta, sitä kutsutaan molaariseksi ominaislämmöksi.

Ominaislämpö- ja lämpökapasiteetti

Toinen käsite, joka liittyy spesifiseen lämpöön, on lämpökapasiteetti (Ç).

Tämä fyysinen suuruus määräytyy kehoon syötetyn lämmön määrän ja sen kärsimän lämpötilan vaihtelun perusteella.

Se voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

C = Q / ΔT

Missä,

Ç: lämpökapasiteetti (cal / ° C tai J / K)
Q: lämmön määrä (kalkki tai J)
ΔT: lämpötilan vaihtelu (° C tai K)

Esimerkki: Jos keho sai 100 cal ja sen lämpötila vaihteli 25 ° C, sen lämpökapasiteetti on 4 cal / ° C, koska

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

Tämä tarkoittaa, että 1 ° C: n lämpötilan vaihtelemiseksi kehon on saatava 4 kaloria.

Lämpökapasiteetti ja ominaislämpö riippuvat kaavasta:

c = C / m

Missä,

Ç: lämpökapasiteetti (cal / ° C tai J / K)
m: massa (g tai kg)
ç: ominaislämpö (cal / g ° C tai J / kg K)

Jos kehon massa on edellä olevassa esimerkissä 10 grammaa, niin sen ominaislämpö on 0,4 cal / g.ºC, koska

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

Siksi 1 gramma ainetta tarvitsee 0,4 cal vaihtelemaan 1 ° C lämpötilastaan.

Piilevä lämpö ja herkkä lämpö

Spesifisen lämmön lisäksi on olemassa muita lämmön muotoja, joista seuraavat erottuu:

piilevä lämpö (L): vastaa kehon vastaanottamaa tai antamaa lämmön määrää. Tässä tapauksessa lämpötila pysyy samana, kun fyysinen tila muuttuu.

Kansainvälisessä järjestelmässä (SI) piilevä lämpö mitataan J / kg: na (joule / kg), mutta se voidaan mitata kaloreina / g (kalori / gramma). Se lasketaan seuraavalla kaavalla:

Q = m. L

Missä,

Q: lämmön määrä (kalkki tai J)
m: massa (g tai kg)
L: piilevä lämpö (cal / g tai J / kg)

Merkintä: Toisin kuin erityislämpö, piilevä ei ole lämpötilariippuvainen. Tämä johtuu siitä, että kun tilamuutoksia tapahtuu, lämpötila ei vaihtele. Esimerkiksi sulava jääkuutio, kiinteän ja nestemäisen veden lämpötila on sama.

Herkkä lämpö: vastaa rungon lämpötilan vaihtelua esimerkiksi kuumennettaessa metallitankoa. Tässä kokeessa metallin lämpötila nousee, mutta sen fysikaalinen tila (kiinteä) ei muutu.

Se lasketaan seuraavalla kaavalla:

Q = m. ç. Δθ

Q: järkevän lämmön määrä (kalkki tai J)
m: ruumiinpaino (g tai kg)
ç: aineen ominaislämpö (cal / g ° C tai J / Kg ° C)
Δθ: lämpötilan vaihtelu (° C tai K)

Lue myös: Kalorimetria

Valintakokeen harjoitukset palautteella

Kysymys 1

(Mackenzie) Sinisen taivaan aamuna uimari rannalla havaitsee, että hiekka on erittäin kuumaa ja merivesi on erittäin kylmää. Yöllä tämä sama uimari havaitsee, että rannalla oleva hiekka on pehmeää ja merivesi lämmin. Havaittu ilmiö johtuu siitä, että:

a) meriveden tiheys on pienempi kuin hiekan.
b) hiekan ominaislämpö on pienempi kuin veden ominaislämpö.
c) veden lämpölaajenemiskerroin on suurempi kuin hiekan lämpölaajenemiskerroin.
d) hiekan sisältämä lämpö leviää yöllä merivesiin.
e) meriveden sekoitus hidastaa sen jäähtymistä.

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: b) hiekan ominaislämpö on pienempi kuin veden ominaislämpö.

Ominaislämmön arvo riippuu kehosta muodostuvasta aineesta. Tässä tapauksessa vedellä on korkeampi ominaislämpö kuin hiekalla, ja siksi tarvitaan enemmän lämpöä 1 gramman veden lämpötilan vaihtelemiseksi kuin 1 gramman hiekan lämpötilassa.

kysymys 2

(UFPR) 500 g tietyn aineen lämmittämiseksi 20 ° C: sta 70 ° C: seen tarvitaan 4000 kaloria. Lämpökapasiteetti ja ominaislämpö ovat:

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: b) 80 cal / ºC ja 0,16 cal / g. ° C

Lämpökapasiteetti lasketaan kaavalla C = Q / Δθ ja se suhteutetaan spesifiseen lämpöön matemaattisesti C = m.c

Korvaamalla lauseketiedot kaavoissa meillä on:

suora C-avaruus yhtä suuri kuin avaruusosoitin suora Q nimittäjän lisäyksen yli suora teeta-murtolohkon loppu yhtä suuri kuin osoitin 4000-väli nimittäjän yli-tila-avaruus miinus tila 20-pää murto-osa, joka on yhtä suuri kuin avaruuden osoitin 4000 cal tilaa nimittäjän yli 50 väli º suora C jakeen loppu yhtä suuri kuin 80 kappaletta jaettuna º suoralla C suora C tila yhtä suuri kuin suora tila m tilaa. välilyönti suora c välilyönti kaksinkertainen nuoli oikealle suoraan c välilyönti välilyönti suora C yli suora m yhtä suuri kuin osoitin 80 välilyönti jaettuna º suoralla C nimittäjän yli 500 suora väli g jakeen loppu, joka on yhtä suuri kuin 0 pilkua 16 cal väli jaettuna suoralla g välillä suora C

kysymys 3

(UFU) 240 g vettä (ominaislämpö yhtä kuin 1 cal / g ° C) kuumennetaan absorboimalla 200 W tehoa lämmön muodossa. Kun otetaan huomioon 1 cal = 4 J, aikaväli, joka vaaditaan tälle vesimäärälle sen lämpötilan vaihtelemiseksi 50 ° C: lla, on?

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: d) 4 min

1. vaihe: Laske lämmön määrä