specifinė šiluma yra suma karštis būtina, kad medžiagos ar medžiagos temperatūrą būtų galima keisti 1 °C. Ji yra proporcinga medžiagos gaunamai arba atiduodamai šilumos kiekiui ir gali būti apskaičiuojama naudojant formulę, apimančią šilumą, masę ir temperatūrą.
Žinoti daugiau: Absoliutus nulis – žemiausia teorinė temperatūra, kurią gali pasiekti kūnas
Konkrečios šilumos santrauka
Savitoji šiluma – tai šilumos kiekis, reikalingas medžiagos ar medžiagos temperatūrai pakeisti 1 °C.
Kai kurie veiksniai, turintys įtakos specifinei šilumai, yra šie: tarpmolekulinės jėgos, medžiagų priemaišos, molinė masė ir laisvės laipsniai.
Savitąją šilumą galima rasti pagal šilumos talpos ir medžiagos masės santykį.
Molinė savitoji šiluma – šilumos kiekis vienam moliui medžiagos, reikalingas medžiagos temperatūrai pakeisti 1°C.
Latentinė šiluma – tai šiluma, reikalinga medžiagos fizinei būklei pakeisti nedidinant jos temperatūros.
Jutimoji šiluma – tai šiluma, reikalinga medžiagos temperatūrai pakeisti nekeičiant jos fizinės būsenos.
Kas yra specifinė šiluma?
specifinė šiluma yra nuo sumos Šiluminė energija tiekiama į medžiagą taip, kad jos temperatūra skirtųsi 1 °C. Visi skysčiai, kietosios medžiagos ir dujos turi specifinę šilumą, kuri apibūdina jų elgesį, kai jie yra veikiami šilumos šaltinio.
šis karštis yra proporcinga medžiagai, taigi padidinus savitąją šilumą, padidės ir šilumos kiekis, reikalingas medžiagai pakeisti savo temperatūrą.
Pavyzdžiui, savitoji šiluma aliuminis yra iš \(0,215\ cal/g\bullet°C\), o vandens yra \(1\cal/g\bullet°C\), o tai reiškia, kad vanduo turi gauti daugiau šilumos nei aliuminis, kad padidėtų jo temperatūra. Vanduo taip pat praras šilumą lengviau nei aliuminis.
Konkrečios šilumos lentelė
Specifinė šiluma nurodo tikslią medžiagos šilumą, kuri kinta 1 °C ir gali padidėti arba sumažėti. Žemiau esančioje lentelėje matome įvairių medžiagų ir medžiagų savitąsias šilumos vertes.
medžiaga ar medžiaga |
specifinė šiluma (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Plienas |
0,1 |
gėlo vandens |
1 |
Sūrus vanduo |
0,93 |
Etilo alkoholis |
0,58 |
Aliuminis |
0,215 |
Oras |
0,24 |
Smėlis |
0,2 |
Anglies |
0,12 |
Vadovauti |
0,0305 |
Varis |
0,0923 |
Etanolis |
0,58 |
Geležis |
0,11 |
Ledas (-10°C) |
0,53 |
Granitas |
0,19 |
Vandenilis |
3,4 |
Žalvaris |
0,092 |
Mediena |
0,42 |
Merkurijus |
0,033 |
Azotas |
0,25 |
Auksas |
0,03 |
Deguonis |
0,22 |
sidabras |
0,0564 |
Volframas |
0,0321 |
Stiklas |
0,2 |
Specifinė šilumos formulė
Savitąją šilumą galime apskaičiuoti naudodami žemiau pateiktą šilumos kiekio formulę:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → savitoji šiluma, išmatuota \([J/(kg\bullet K)]\) arba \([cal/g\bullet°C]\).
K → šilumos kiekis, matuojamas džauliais [J] arba kalorijomis [cal].
m → masė, matuojama kilogramais [kg] arba gramais [g].
\(∆T \) → temperatūros pokytis, matuojamas Kelvinais [K] arba Celsijaus [°C].
THE temperatūros kitimas galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → temperatūros pokytis, matuojamas Kelvinais [K] arba Celsijaus [°C].
\(T_f \) → galutinė temperatūra, matuojama Kelvinais [K] arba Celsijaus [°C].
\(Tu\) → pradinė temperatūra, matuojama Kelvinais [K] arba Celsijaus [°C].
Svarbu: Nors pirmiau minėti kiekiai yra matuojami džauliais, kilogramais ir kelvinais pagal Tarptautinę vienetų sistemą (TAIP), dažniau naudojami kalorijų, gramų ir Celsijaus laipsniai. Galima konvertuoti kalorijas į džaulius, atsižvelgiant į tai, kad 1 cal atitinka 4,186 J.
Norėdami konvertuoti gramus į kilogramus, tiesiog atminkite, kad 1 g yra lygus 0,001 kg. Be to, norėdami Celsijų paversti kelvinais, tiesiog prie Celsijaus temperatūros pridėkite 273,15 vertę, tai yra, 100 °C = 373,15 K.
Kaip apskaičiuoti savitąją šilumą?
Savitoji šiluma gali būti apskaičiuojama naudojant formulę, susiejančią ją su medžiagos ar medžiagos šilumos kiekiu, mase ir temperatūra.
Pavyzdys:
Kokia yra 100 g masės objekto, kuris gavo 1000 cal ir kurio temperatūra keitėsi 15 °C iki 35 °C, savitoji šiluma?
Rezoliucija:
kaip visi matavimo vienetai yra labiausiai paplitusios formos, nereikia konvertuoti. Naudosime specifinės šilumos formulę, kuri apima šilumą, masę ir temperatūrą:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Pakeitę pareiškime pateiktas vertes, turime:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35–15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Todėl specifinė objekto šiluma yra\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Veiksniai, turintys įtakos specifinei šilumai
Yra keletas veiksnių, galinčių turėti įtakos tam tikriems šilumos pokyčiams. Žiūrėkite žemiau.
tarpmolekulinės jėgos: Savitoji šiluma kinta proporcingai molekulės tarpmolekuliniam stiprumui, ir kuo didesnis ryšys, tuo daugiau energijos reikia jai nutraukti. Paprastai molekulės, kuriose yra vandenilio jungčių, yra tos, kuriose yra didelė specifinė šilumos vertė.
Priemaišos: Specifinė šiluma gali skirtis priklausomai nuo priemaišų kiekio medžiagoje, nors šios priemaišos yra būtinos medžiagai susidaryti.
Molinė masė: Specifinė šiluma taip pat gali skirtis priklausomai nuo medžiagos molinės masės.
Laisvės laipsniai: Molinė savitoji šiluma, kaip mes tyrėme Termodinamika, kinta priklausomai nuo molekulės laisvės laipsnių. Trumpai tariant, kalbama apie molekulės judėjimo laisvę ir ji gali turėti vertimo, sukimosi ir svyravimo judesius.
Savitoji šiluminė ir šiluminė talpa
Šiluminė talpa taip pat vadinama proporcingumo konstanta, kuri sieja kūno gaunamą arba prarastą šilumą su jo temperatūros svyravimais. Savitąją šilumą galima apskaičiuoti pagal šiluminę talpą ir medžiagos ar medžiagos masę pagal formulę:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → savitoji šiluma, išmatuota \([J/kg\bullet K]\) arba \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → šiluminė talpa, matuojama \([J/K]\) arba \([cal/°C]\).
m → masė, matuojama kilogramais [kg] arba gramais [g].
Taip pat žinokite: Kietųjų kūnų terminis plėtimasis – reiškinys, atsirandantis dėl kūno temperatūros padidėjimo
molinė savitoji šiluma
Molinė savitoji šiluma išreiškia medžiagos savitosios šilumos kiekį apgamas, skirtingai nuo savitosios šilumos, kur medžiagos kiekis išreiškiamas kilogramais. Kadangi dirbame su molekulėmis, kurių dydis yra mažytis, naudingiau jų kiekį išreikšti moliais, o ne kilogramais ar kitais vienetais.
\(1\ mol=6,02\times{10}^{23}\ units\ elementary\ of\ any\ substancial\)
Pavyzdžiui, 1 molis aliuminio atitinka \(6,02\kartai{10}^{23}\) aliuminio atomai.
Molinės savitosios šilumos apskaičiavimo formulė yra tokia pati, kaip ir specifinei šilumai apskaičiuoti, tačiau jos skiriasi matavimo vienetu – molinei savitajai šilumai naudokite \(cal/mol\bullet°C\).
Latentinis karštis ir juntamas karštis
Šiluma gali būti klasifikuojama kaip latentinis arba jautrus. Žiūrėkite žemiau.
→ latentinis karštis
O latentinis karštis yra tai, kad būtina pakeisti medžiagos fizinę būseną nedidinant jos temperatūros. Jį galima apskaičiuoti pagal formulę:
\(Q=m\bullet L\)
K → šilumos kiekis, matuojamas džauliais [J] arba kalorijomis [cal] .
m → masė, matuojama kilogramais [kg] arba gramais [g] .
L → latentinė šiluma, matuojama \([J/kg]\) arba \([cal/g]\).
→ protingas karštis
Jutimoji šiluma – tai šiluma, reikalinga medžiagos temperatūrai pakeisti nekeičiant jos fizinės būsenos. Jį galima apskaičiuoti pagal formulę:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
K → šilumos kiekis, matuojamas džauliais [J] arba kalorijomis [cal] .
m → masė, matuojama kilogramais [kg] arba gramais [g].
ç → savitoji šiluma, išmatuota \([J/(kg\bullet K)]\) arba \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → temperatūros pokytis, matuojamas Kelvinais [K] arba Celsijaus [°C].
Išsprendė pratimus ant specifinės šilumos
Klausimas 1
(UFPR) Norint pašildyti 500 g tam tikros medžiagos nuo 20 °C iki 70 °C, reikėjo 4000 kalorijų. Šilumos talpa ir savitoji šiluma yra atitinkamai:
A) 8 cal/°C ir 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C ir 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C ir 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C ir 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C ir 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Rezoliucija:
Alternatyva B
Šiluminės talpos vertę rasime pagal formulę:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Galiausiai apskaičiuosime savitosios šilumos vertę:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
2 klausimas
(PUC-RS) Vienalytis kūnas A, sveriantis 200 g, pakeičia temperatūrą nuo 20 °C iki 50 °C, kai iš šiluminio šaltinio gauna 1200 kalorijų. Viso apšilimo metu kūnas A išlieka kietoje fazėje. Kitas vienalytis kūnas B, susidedantis iš tos pačios medžiagos kaip ir kūnas A, turi dvigubą masę. Kokia yra B medžiagos savitoji šiluma, išreikšta cal/g°C?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Rezoliucija:
Alternatyva B
Medžiagos A savitąją šilumą apskaičiuosime pagal jautrios šilumos formulę:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50–20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Kūno B savitoji šiluma turės tokią pačią vertę kaip ir kūno A savitoji šiluma, nes juos sudaro ta pati medžiaga.
Parašė Pâmella Raphaella Melo
Fizikos mokytojas
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm