חום ספציפי: מה זה, נוסחה ותרגילים

חום ספציפי (c) הוא כמות פיזית שקשורה לכמות החום שמייצרת וריאציה תרמית, היות שהיא מאפיין של כל חומר.

באופן זה, הוא קובע את כמות החום הדרושה לווריאציה של 1 מעלות צלזיוס של 1 גרם של החומר.

טבלת חום ספציפית

זכרו שלכל חומר יש חום ספציפי. בדוק מתחת לטבלה ובה 15 חומרים וערכי החום הספציפיים של כל אחד מהם.

חומר	חום ספציפי (cal / g.ºC)
מים	1 קלוריות / גרם. צלזיוס
אלכוהול אתילי	0.58 קלוריות / גרם. צלזיוס
אֲלוּמִינְיוּם	0.22 קלוריות / גרם. צלזיוס
אוויר	0.24 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
חוֹל	0.2 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
פַּחמָן	0.12 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
עוֹפֶרֶת	0.03 קלוריות / גרם. צלזיוס
נְחוֹשֶׁת	0.09 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
בַּרזֶל	0.11 קלוריות / גרם. צלזיוס
קרח	0.50 קלוריות / גרם. צלזיוס
מֵימָן	3.4 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
עץ	0.42 קלוריות / גרם. צלזיוס
חַנקָן	0.25 קלוריות / גרם. צלזיוס
חַמצָן	0.22 קלוריות / גרם. צלזיוס
זכוכית	0.16 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס

על פי הנתונים בטבלה, למים יש חום ספציפי של 1 קלוריות / גרם. משמעות הדבר היא כי האנרגיה של סיד אחד נחוצה עבור וריאציה של 1 מעלות צלזיוס ב 1 גרם של מים.

נוסחת חום ספציפית

כדי לחשב את החום הספציפי של החומרים, משתמשים בנוסחה הבאה:

c = Q / m. ΔT אוֹ c = C / m

איפה,

ç: חום ספציפי (cal / g ° C או J / Kg. K)
ש: כמות חום (סיד או J)
M: מסה (גרם או ק"ג)
ΔT: וריאציה בטמפרטורה (° C או K)
Ç: קיבולת תרמית (cal / ° C או J / K)

במערכת הבינלאומית (SI), חום ספציפי נמדד ב- J / Kg. K (ג'ולה לק"ג ולכל קלווין). עם זאת, מקובל מאוד למדוד בקל / גרם מעלות צלזיוס (קלוריה לגרם ולדרגת צלזיוס).

1 קלור = 4.186 J

חום טוחני ספציפי

חום ספציפי טוחני, הנקרא גם קיבולת חום טוחנת, נקבע על ידי הקשר בין קיבולת החום למספר השומות הקיימות.

לפיכך, כאשר קיבולת החום של חומר ניתנת לשומה אחת של חומר זה, היא נקראת חום ספציפי טוחנת.

קיבולת חום וספקטרום ספציפיים

מושג נוסף שקשור לחום ספציפי הוא של יכולת תרמית (Ç).

גודל פיזי זה נקבע על ידי כמות החום המסופקת לגוף והשינוי בטמפרטורה שנגרם לו.

ניתן לחשב אותו על ידי הנוסחה הבאה:

C = Q / ΔT

איפה,

Ç: קיבולת תרמית (cal / ° C או J / K)
ש: כמות חום (סיד או J)
ΔT: וריאציה בטמפרטורה (° C או K)

דוגמה: אם גוף קיבל 100 קלוריות והטמפרטורה שלו משתנה ב- 25 מעלות צלזיוס, אז יכולת החום שלו היא 4 קלוריות / מעלות צלזיוס בגלל

C = Q / ΔT
C = 100 קלוריות / 25 ° C
C = 4 קלוריות / מעלות צלזיוס

המשמעות היא שכדי לשנות את הטמפרטורה של 1 מעלות צלזיוס, הגוף צריך לקבל 4 קל.

קיבולת תרמית וחום ספציפי קשורים באמצעות הנוסחה:

c = C / m

איפה,

Ç: קיבולת תרמית (cal / ° C או J / K)
M: מסה (גרם או ק"ג)
ç: חום ספציפי (cal / g ° C או J / Kg. K)

אם בדוגמה המשמשת לעיל לגוף יש מסה של 10 גרם, אז החום הספציפי שלו הוא 0.4 קלוריות / גרם C, כי

c = C / m
c = 4 קלוריות / ° C / 10 גרם
c = 0.4 קלוריות / גרם. ° C

לכן, גרם אחד של החומר זקוק ל -0.4 קלור בכדי להשתנות בטמפרטורה של 1 מעלות צלזיוס.

חום סמוי וחום רגיש

בנוסף לחום ספציפי, ישנן צורות אחרות של חום, שהבאים להלן בולטים:

חום סמוי (L): תואמת את כמות החום שקיבלה או ניתנה על ידי הגוף. במקרה זה, הטמפרטורה שלך נשארת זהה בזמן שמצבך הפיזי משתנה.

במערכת הבינלאומית (SI), חום סמוי נמדד ב- J / Kg (ג'ולה לק"ג), אולם ניתן למדוד אותו בקל"ג / גרם (קלוריה לגרם). זה מחושב על ידי הנוסחה הבאה:

ש = m. ל

איפה,

ש: כמות חום (סיד או J)
M: מסה (גרם או ק"ג)
ל: חום סמוי (cal / g או J / Kg)

הערה: בניגוד לחום ספציפי, סמוי אינו תלוי בטמפרטורה. הסיבה לכך היא שכאשר מתרחשים שינויים במצב, הטמפרטורה אינה משתנה. לדוגמא, קוביית קרח נמס, הטמפרטורה של מים במצב מוצק ונוזלי זהה.

חום רגיש: תואם את טמפרטורת הטמפרטורה של גוף, למשל כאשר אנו מחממים מוט מתכת. בניסוי זה, הטמפרטורה של המתכת עולה, אולם מצבה הפיזי (מוצק) אינו משתנה.

זה מחושב על ידי הנוסחה הבאה:

ש = m. ç. Δθ

ש: כמות חום הגיונית (סיד או J)
M: מסת גוף (גרם או ק"ג)
ç: חום ספציפי של החומר (cal / g ° C או J / Kg ° C)
Δθ: וריאציה בטמפרטורה (° C או K)

קרא גם על: קלורימטריה

תרגילי בחינת כניסה עם משוב

שאלה 1

(מקנזי) בבוקר של שמיים כחולים, מרחץ על החוף מתבונן שהחול חם מאוד ומי הים קרים מאוד. בלילה, אותו מרחץ מתבונן שהחול על החוף רך ומי הים חמים. התופעה שנצפתה נובעת מכך ש:

א) צפיפות מי הים קטנה מזו של חול.
ב) החום הספציפי של החול הוא פחות מחום המים הספציפי.
מקדם התפשטות תרמית של מים גדול ממקדם התפשטות תרמית של חול.
ד) החום הכלול בחול, בלילה, מתפשט למי הים.
ה) התסיסה של מי ים מאטה את התקררותם.

ראה תשובה

חלופה נכונה: ב) החום הספציפי של החול הוא פחות מהחום הספציפי של המים.

ערך החום הספציפי תלוי בחומר המרכיב את הגוף. במקרה זה, במים יש חום ספציפי גבוה יותר מאשר בחול ולכן, יש צורך בכמות חום גדולה יותר בכדי לשנות את הטמפרטורה של גרם אחד של מים מאשר גרם אחד של חול.

שאלה 2

(UFPR) כדי לחמם 500 גרם של חומר מסוים מ 20 ° C עד 70 ° C, היה צורך 4000 קלוריות. הקיבולת התרמית והחום הספציפי הם בהתאמה:

א) 8 קלוריות / מעלות צלזיוס ו- 0.08 קלוריות גרם גרם
ב) 80 קלור / מעלות צלזיוס ו 0.16 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
ג) 90 קלור / מעלות צלזיוס ו 0.09 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
ד) 95 קלור / מעלות צלזיוס ו 0.15 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס
ה) 120 קלוריות / ºC ו- 0.12 קלוריות / גרם. מעלות צלזיוס

ראה תשובה

חלופה נכונה: ב) 80 קלור / ºC ו 0.16 קלור / גרם. מעלות צלזיוס

הקיבולת התרמית מחושבת באמצעות הנוסחה C = Q / Δθ וקשורה לחום ספציפי באופן מתמטי על ידי C = m.c

החלפת נתוני ההצהרה בנוסחאות יש לנו:

שאלה 3

(UFU) 240 גרם מים (חום ספציפי השווה ל -1 קלוריות / גרם מעלות צלזיוס) מחוממים על ידי ספיגת כוח של 200 וואט בצורה של חום. אם ניקח בחשבון 1 קל = 4 J, מרווח הזמן הדרוש לכמות מים זו כדי לשנות את הטמפרטורה שלה ב 50 ° C יהיה?

א) דקה
ב) 3 דקות
ג) 2 דקות
ד) 4 דקות

ראה תשובה

חלופה נכונה: ד) 4 דקות

שלב ראשון: חישוב כמות החום

שלב 2: המירו קלוריות לג'ול

1 קלוריות - 4 J
12000 קלוריות - x

x = 12000 קלוריות. 4 J / 1 קלוריות
x = 48 000 J

שלב שלישי: חישוב הספק

P = עבודה / זמן
200 W = 48 000 J / זמן

זמן = 48 000 J / 200 וואט
זמן = 240 שניות

שלב 4: המיר שניות לדקות

60 שניות - דקה אחת
240 שניות - y

y = 240 שניות. דקה / 60 שניות
y = 4 דקות

קרא גם:

• חום וטמפרטורה
• ממרח חום
• איזון תרמי