Specifinė šiluma: kas tai yra, formulė ir pratimai

Savitoji šiluma (c) yra fizinis kiekis, susijęs su šilumos kiekiu, kuris sukelia šiluminius pokyčius, būdingas kiekvienai medžiagai.

Tokiu būdu jis nustato šilumos kiekį, reikalingą 1g medžiagos 1 ° C kitimui.

Specifinė šilumos lentelė

Atminkite, kad kiekviena medžiaga turi specifinę šilumą. Žemiau pateikiama lentelė, kurioje pateikiama 15 medžiagų ir kiekvienos iš jų specifinės šilumos vertės.

Medžiaga	Specifinė šiluma (cal / g.ºC)
Vanduo	1 cal / g. ° C
Etilo alkoholis	0,58 cal / g. ° C
Aliuminis	0,22 cal / g. ° C
Oro	0,24 cal / g. ° C
Smėlis	0,2 cal / g. ° C
Anglis	0,12 cal / g. ° C
Vadovauti	0,03 cal / g. ° C
Varis	0,09 cal / g. ° C
Geležis	0,11 cal / g. ° C
Ledas	0,50 cal / g. ° C
Vandenilis	3,4 cal / g. ° C
mediena	0,42 cal / g. ° C
Azotas	0,25 cal / g. ° C
Deguonis	0,22 cal / g. ° C
Stiklas	0,16 cal / g. ° C

Pagal lentelėje pateiktus duomenis, vandens savitoji šiluma yra 1 cal / g.ºC. Tai reiškia, kad 1 g energija reikalinga 1 ° C kitimui 1 g vandens.

Specifinė šilumos formulė

Apskaičiuojant savitąją medžiagų šilumą, naudojama ši formulė:

instagram story viewer

c = Q / m. ΔT arba c = C / m

Kur,

ç: savitoji šiluma (cal / g ° C arba J / kg K)
Klausimas: šilumos kiekis (kalkės arba J)
m: masė (g arba kg)
ΔT: temperatūros kitimas (° C arba K)
Ç: šiluminė talpa (cal / ° C arba J / K)

Tarptautinėje sistemoje (SI) savita šiluma matuojama J / kg. K (Joule kilogramui ir Kelvinui). Tačiau labai dažnai matuojama kalorijomis / g ° C (kalorijų kiekis grame ir Celsijaus laipsniu).

1 cal = 4,186 J

Specifinė molinė šiluma

Molinė savitoji šiluma, dar vadinama moline šilumine talpa, nustatoma atsižvelgiant į šilumos talpos ir esančių molių skaičiaus santykį.

Taigi, kai medžiagos šiluminė talpa suteikiama vienam moliui tos medžiagos, ji vadinama moline specifine šiluma.

Savitasis šilumos ir šilumos pajėgumas

Kita sąvoka, susijusi su specifine šiluma, yra šiluminė talpa (Ç).

Šį fizinį dydį lemia į kūną tiekiamos šilumos kiekis ir jo patiriamos temperatūros pokyčiai.

Tai galima apskaičiuoti pagal šią formulę:

C = Q / ΔT

Kur,

Ç: šiluminė talpa (cal / ° C arba J / K)
Klausimas: šilumos kiekis (kalkės arba J)
ΔT: temperatūros kitimas (° C arba K)

Pavyzdys: Jei kūnas gavo 100 cal ir jo temperatūra svyravo 25 ° C, tai jo šiluminė talpa yra 4 cal / ° C, nes

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

Tai reiškia, kad norint kisti 1 ° C nuo jo temperatūros, organizmas turi gauti 4 kalnus.

Šiluminė talpa ir savitoji šiluma yra susieti pagal formulę:

c = C / m

Kur,

Ç: šiluminė talpa (cal / ° C arba J / K)
m: masė (g arba kg)
ç: savitoji šiluma (cal / g ° C arba J / kg K)

Jei aukščiau naudojamame pavyzdyje kūno masė yra 10 gramų, tai jo savitoji šiluma yra 0,4 cal / g.ºC, nes

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

Todėl 1 gramai medžiagos reikia 0,4 cal, kad 1 ° C skirtųsi nuo jos temperatūros.

Latentinė šiluma ir jautri šiluma

Be specifinės šilumos, yra ir kitų šilumos formų, iš kurių išsiskiria:

latentinis karštis (L): atitinka kūno gaunamą ar duodamą šilumos kiekį. Šiuo atveju jūsų temperatūra išlieka ta pati, kai keičiasi jūsų fizinė būsena.

Tarptautinėje sistemoje (SI) latentinė šiluma matuojama J / Kg (džauliais už kilogramą), tačiau ją galima išmatuoti kaliais / g (kalorijų viename grame). Jis apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Q = m. L

Kur,

Klausimas: šilumos kiekis (kalkės arba J)
m: masė (g arba kg)
L: latentinė šiluma (cal / g arba J / kg)

Pastaba: Skirtingai nuo specifinės šilumos, latentinis nepriklauso nuo temperatūros. Taip yra todėl, kad pasikeitus būsenai, temperatūra nesikeičia. Pavyzdžiui, tirpstančio ledo kubelio, kieto ir skysto vandens temperatūra yra vienoda.

Jautri šiluma: atitinka kūno temperatūros kitimą, pavyzdžiui, kai mes kaitiname metalinę juostą. Atliekant šį eksperimentą, metalo temperatūra padidėja, tačiau jo fizinė būsena (kieta) nesikeičia.

Jis apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Q = m. ç. Δθ

Klausimas: jautrios šilumos kiekis (kalkės arba J)
m: kūno masė (g arba kg)
ç: specifinė medžiagos šiluma (cal / g ° C arba J / Kg ° C)
Δθ: temperatūros kitimas (° C arba K)

Taip pat skaitykite apie: Kalorimetrija

Stojamojo egzamino pratimai su grįžtamuoju ryšiu

Klausimas 1

(Mackenzie) Mėlyno dangaus rytą paplūdimyje plaukikas pastebi, kad smėlis yra labai karštas, o jūros vanduo - labai šaltas. Naktį tas pats pirtininkas pastebi, kad paplūdimyje smėlis yra minkštas, o jūros vanduo - šiltas. Stebimas reiškinys yra dėl to, kad:

a) jūros vandens tankis yra mažesnis nei smėlio.
b) specifinė smėlio šiluma yra mažesnė už savitąją vandens šilumą.
c) vandens šiluminio plėtimosi koeficientas yra didesnis už smėlio šiluminio plėtimosi koeficientą.
d) šiluma, esanti smėlyje, naktį sklinda į jūros vandenį.
e) jūros vandens maišymas sulėtina jo aušinimą.

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) specifinė smėlio šiluma yra mažesnė už specifinę vandens šilumą.

Specifinės šilumos vertė priklauso nuo medžiagos, kuri sudaro kūną. Šiuo atveju vandens specifinė šiluma yra didesnė nei smėlio, todėl norint pakeisti 1 gramo vandens temperatūrą reikia didesnio šilumos kiekio nei 1 gramo smėlio.

2 klausimas

(UFPR) Norint pašildyti 500 g tam tikros medžiagos nuo 20 ° C iki 70 ° C, reikėjo 4000 kalorijų. Šiluminė talpa ir savitoji šiluma yra atitinkamai:

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

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) 80 cal / ºC ir 0,16 cal / g. ° C

Šiluminė galia apskaičiuojama pagal formulę C = Q / Δθ ir matematiškai susieta su specifine šiluma pagal C = m.c

Formulėse pakeisdami teiginio duomenis, turime:

tiesioji C erdvė, lygi erdvės skaitikliui, tiesioji Q virš vardiklio prieaugio, tiesioji teta - trupmenos galo tarpas, lygus skaitikliui, 4000 tarpas virš vardiklio 70 tarpas, atėmus tarpą 20 trupmenos dalis, lygi erdvės skaitikliui, 4000 cal tarpas virš vardiklio 50 tarpas º tiesi C trupmenos pabaiga lygi 80 kalo erdvei padalinta iš tiesios º tiesios C erdvės lygus tiesiai erdvei m vietos. tarpas tiesus c tarpas dviguba rodyklė į dešinę tiesi c tarpas lygus tarpo tiesiai C per tiesę m, lygus skaitikliui 80 tarpas cal padalinta iš º tiesios C virš vardiklio 500 tiesios tarpo g trupmenos galas lygus 0 kableliui 16 cal tarpas padalytas iš tiesios g erdvės tiesiai C

3 klausimas

(NSO) 240 g vandens (savitoji šiluma lygi 1 cal / g ° C) kaitinama absorbuojant 200 W galios šilumos pavidalu. Atsižvelgiant į 1 cal = 4 J, laiko intervalas, reikalingas šiam vandens kiekiui pakeisti jo temperatūrą 50 ° C?

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

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: d) 4 min

1 žingsnis: apskaičiuokite šilumos kiekį