određena toplina je iznos od toplina potrebno da bi se temperatura tvari ili materijala mogla mijenjati za 1 °C. Ona je proporcionalna količini topline koju prima ili donira tvar i može se izračunati pomoću formule koja uključuje toplinu, masu i temperaturu.
Znati više: Apsolutna nula — najniža teoretska temperatura koju tijelo može postići
Teme u ovom članku
- 1 - Sažetak o specifičnoj toplini
- 2 - Što je specifična toplina?
- 3 - Tablica specifične topline
- 4 - Formula specifične topline
- 5 - Kako izračunati specifičnu toplinu?
- 6 - Čimbenici koji utječu na specifičnu toplinu
- 7 - Specifična toplina i toplinski kapacitet
- 8 - Molarna specifična toplina
-
9 - Latentna toplina i osjetljiva toplina
- → latentna toplina
- → Osjetna toplina
- 10 - Riješene vježbe na specifičnoj toplini
Sažetak specifične topline
Specifična toplina je količina topline potrebna za promjenu temperature tvari ili materijala za 1 °C.
Neki čimbenici koji utječu na specifičnu toplinu su: međumolekularne sile, nečistoće u tvarima, molarna masa i stupnjevi slobode.
Specifičnu toplinu možemo pronaći kroz odnos između toplinskog kapaciteta i mase tvari.
Molarna specifična toplina je količina topline po molu tvari potrebna za promjenu temperature tvari za 1°C.
Latentna toplina je toplina potrebna za promjenu fizičkog stanja tvari bez povećanja njezine temperature.
Osjetna toplina je toplina potrebna za promjenu temperature tvari bez promjene njenog fizičkog stanja.
Nemoj sada stati... Ima još toga nakon oglasa ;)
Što je specifična toplina?
specifična toplina je Količina Termalna energija doveden u tvar tako da njezina temperatura varira za 1 °C. Sve tekućine, krute tvari i plinovi imaju za sebe specifičnu toplinu koja karakterizira njihovo ponašanje kada su izloženi izvoru topline.
ovu vrućinu proporcionalan je onome što ga osigurava tvar, pa ako povećamo specifičnu toplinu, povećat će se i količina topline potrebna da tvar promijeni temperaturu.
Na primjer, specifična toplina aluminij je iz \(0,215\ cal/g\metak°C\), dok je to od vode \(1\cal/g\metak°C\), što znači da voda treba primiti više topline nego aluminij kako bi povećala svoju temperaturu. Voda će također lakše gubiti toplinu nego aluminij.
Tablica specifične topline
Specifična toplina označava preciznu toplinu za tvar koja može varirati za 1 °C i može doživjeti povećanje ili smanjenje temperature. U donjoj tablici možemo vidjeti specifične toplinske vrijednosti raznih tvari i materijala.
tvar ili materijal |
određena toplina (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Željezo |
0,1 |
svježa voda |
1 |
Slana voda |
0,93 |
Etil alkohol |
0,58 |
Aluminij |
0,215 |
Zrak |
0,24 |
Pijesak |
0,2 |
Ugljik |
0,12 |
voditi |
0,0305 |
Bakar |
0,0923 |
etanol |
0,58 |
Željezo |
0,11 |
led (-10°C) |
0,53 |
Granit |
0,19 |
Vodik |
3,4 |
Mjed |
0,092 |
Drvo |
0,42 |
Merkur |
0,033 |
Dušik |
0,25 |
Zlato |
0,03 |
Kisik |
0,22 |
Srebro |
0,0564 |
Volfram |
0,0321 |
Staklo |
0,2 |
Formula specifične topline
Specifičnu toplinu možemo izračunati koristeći formulu za količinu topline, prikazanu u nastavku:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → specifična toplina, izmjerena u \([J/(kg\metak K)]\) ili \([cal/g\bullet°C]\).
P → količina topline, mjerena u Joule [J] ili kalorijama [cal].
m → masa, mjerena u kilogramima [kg] ili gramima [g].
\(∆T \) → varijacije temperature, mjerene u Kelvinima [K] ili Celzijusima [°C].
THE varijacija temperature može se izračunati pomoću sljedeće formule:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → varijacije temperature, mjerene u Kelvinima [K] ili Celzijusima [°C].
\(T_f \) → konačna temperatura, izmjerena u Kelvinima [K] ili Celzijusima [°C].
\(Vas\) → početna temperatura, mjerena u Kelvinima [K] ili Celzijusima [°C].
Važno: Iako se gore navedene količine mjere u džulima, kilogramima i kelvinima u Međunarodnom sustavu jedinica (DA), češće se koristi kalorija, gram i Celzijus. Kaloriju je moguće pretvoriti u Joule, s obzirom da je 1 cal ekvivalent 4,186 J.
Da biste grame pretvorili u kilograme, samo zapamtite da je 1 g jednak 0,001 kg. Osim toga, da biste pretvorili Celzijus u Kelvin, samo dodajte temperaturi Celzijusa vrijednost od 273,15, odnosno 100 °C = 373,15 K.
Kako izračunati specifičnu toplinu?
Specifična toplina može se izračunati pomoću formule koja je povezuje s količinom topline, masom i temperaturom tvari ili materijala.
Primjer:
Kolika je specifična toplina predmeta mase 100 g koji je primio 1000 cal i kojemu je temperatura varirala za 15 °C do 35 °C?
Rezolucija:
kao svi mjerne jedinice su u svom najčešćem obliku, nema potrebe za pretvorbom. Koristit ćemo formulu za specifičnu toplinu, koja uključuje toplinu, masu i temperaturu:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Zamjenom vrijednosti navedenih u izjavi, imamo:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Stoga je specifična toplina objekta\(0,5\cal/g\metak°C\).
Čimbenici koji utječu na specifičnu toplinu
Postoji nekoliko čimbenika koji mogu utjecati na specifične varijacije topline. Pogledaj ispod.
intermolekularne sile: Specifična toplina varira proporcionalno međumolekularnoj snazi molekule, a što je veza veća, to je veća energija potrebna za njezin prekid. Tipično, molekule koje sadrže vodikove veze su one koje sadrže visoke vrijednosti specifične topline.
nečistoće: Specifična toplina može varirati ovisno o količini nečistoća u materijalu, iako su te nečistoće potrebne za nastanak materijala.
Molekulska masa: Specifična toplina također može varirati prema molarnoj masi tvari.
Stupnjevi slobode: Molarna specifična toplina, kako smo proučavali u Termodinamika, varira prema stupnjevima slobode molekule. Ukratko, to je sloboda kretanja molekule, a može imati translacijska, rotirajuća i oscilirajuća kretanja.
Specifična toplina i toplinski kapacitet
Također se naziva toplinski kapacitet, toplinski kapacitet je konstanta proporcionalnosti koja povezuje toplinu koju tijelo primi ili izgubi s njegovom temperaturnom varijacijom. Specifičnu toplinu moguće je izračunati kroz toplinski kapacitet i masu tvari ili materijala s formulom:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → specifična toplina, izmjerena u \([J/kg\metak K]\) ili \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → toplinski kapacitet, izmjeren u \([J/K]\) ili \([cal/°C]\).
m → masa, mjerena u kilogramima [kg] ili gramima [g].
Također znajte: Toplinsko širenje čvrstih tijela - pojava koja je posljedica povećanja temperature tijela
molarna specifična toplina
Molarna specifična toplina izražava količinu specifične topline tvari u madež, za razliku od specifične topline, gdje se količina tvari izražava u kilogramima. Budući da radimo s molekulama čija je veličina malena, povoljnije je njihovu količinu izraziti u molovima nego u kilogramima ili drugim jedinicama.
\(1\ mol=6,02\put{10}^{23}\ jedinice\ elementarne\ od\ bilo koje\ tvari\)
Na primjer, 1 mol aluminija je ekvivalentan \(6,02\puta{10}^{23}\) atoma aluminija.
Formula za izračun molarne specifične topline ista je kao ona koja se koristi za izračun specifične topline, ali se razlikuju u mjernoj jedinici - za molarnu specifičnu toplinu upotrijebite \(cal/mol\bullet°C\).
Latentna toplina i osjetljiva toplina
Toplina se može klasificirati kao latentan ili osjetljiv. Pogledaj ispod.
→ latentna toplina
O latentna toplina je li to potrebno za promjenu fizičkog stanja tvari bez podizanja njezine temperature. Može se izračunati po formuli:
\(Q=m\metak L\)
P → količina topline, mjerena u Joule [J] ili kalorijama [cal] .
m → masa, mjerena u kilogramima [kg] ili gramima [g] .
L → latentna toplina, mjerena u \([J/kg]\) ili \([cal/g]\).
→ osjetnu toplinu
Osjetna toplina je toplina potrebna za promjenu temperature tvari bez promjene njezina fizičkog stanja. Može se izračunati po formuli:
\(Q=m\metak c\metak∆T\)
P → količina topline, mjerena u Joule [J] ili kalorijama [cal] .
m → masa, mjerena u kilogramima [kg] ili gramima [g].
ç → specifična toplina, izmjerena u \([J/(kg\metak K)]\) ili \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → varijacije temperature, mjerene u Kelvinima [K] ili Celzijusima [°C].
Riješene vježbe na specifičnoj toplini
Pitanje 1
(UFPR) Za zagrijavanje 500 g određene tvari s 20 °C na 70 °C bilo je potrebno 4000 kalorija. Toplinski kapacitet i specifična toplina su, respektivno:
A) 8 cal/°C i 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C i 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C i 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C i 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C i 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Rezolucija:
Alternativa B
Vrijednost toplinskog kapaciteta ćemo pronaći pomoću formule:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Na kraju ćemo izračunati vrijednost specifične topline:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
pitanje 2
(PUC-RS) Homogeno tijelo A, mase 200 g, mijenja temperaturu od 20 °C do 50 °C kada primi 1200 kalorija iz izvora topline. Tijekom cijelog zagrijavanja tijelo A ostaje u čvrstoj fazi. Drugo homogeno tijelo B, koje se sastoji od iste tvari kao tijelo A, ima dvostruko veću masu. Kolika je, u cal/g°C, specifična toplina tvari B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Rezolucija:
Alternativa B
Izračunat ćemo specifičnu toplinu materijala A koristeći formulu osjetljive topline:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Specifična toplina tijela B imat će istu vrijednost kao i specifična toplina tijela A, budući da se sastoje od iste tvari.
Autora Pâmella Raphaella Melo
Nastavnik fizike
