Soortelijke warmte: wat is het, formule en oefeningen

Specifieke warmte (c) is een fysieke hoeveelheid die gerelateerd is aan de hoeveelheid warmte die een thermische variatie produceert, een kenmerk van elk materiaal.

Op deze manier bepaalt het de hoeveelheid warmte die nodig is voor de 1 ° C-variatie van 1 g van de stof.

Specifieke warmtetabel

Onthoud dat elke stof een specifieke warmte heeft. Bekijk hieronder een tabel met 15 stoffen en de soortelijke warmtewaarden van elk.

Stof	Soortelijke warmte (cal/g.ºC)
Water	1 cal/g.°C
Ethylalcohol	0,58 cal/g.°C
Aluminium	0,22 cal/g.°C
Lucht	0,24 cal/g.°C
Zand	0,2 cal/g.°C
Koolstof	0,12 cal/g.°C
Lood	0,03 cal/g.°C
Koper	0,09 cal/g.°C
Ijzer	0,11 cal/g.°C
Ijs	0,50 cal/g.°C
Waterstof	3,4 cal/g.°C
hout	0,42 cal/g.°C
Stikstof	0,25 cal/g.°C
Zuurstof	0,22 cal/g.°C
Glas	0,16 cal/g.°C

Volgens de gegevens in de tabel heeft water een soortelijke warmte van 1 cal/g.ºC. Dit betekent dat de energie van 1 limoen nodig is voor een variatie van 1 °C in 1 g water.

Specifieke warmte formule

Om de soortelijke warmte van stoffen te berekenen, wordt de volgende formule gebruikt:

instagram story viewer

c = Q/m. T of c = C/m

Waar,

ç: soortelijke warmte (cal/g°C of J/Kg. K)
Vraag: hoeveelheid warmte (limoen of J)
m: massa (g of kg)
T: temperatuurvariatie (°C of K)
Ç: thermische capaciteit (cal/°C of J/K)

In het International System (SI) wordt de soortelijke warmte gemeten in J/Kg. K (Joule per kilogram en per Kelvin). Het is echter heel gebruikelijk om te meten in cal/g°C (calorie per gram en per graad Celsius).

1 cal = 4.186 J

Specifieke molaire warmte

Molaire soortelijke warmte, ook wel molaire warmtecapaciteit genoemd, wordt bepaald door de relatie tussen de warmtecapaciteit en het aantal aanwezige mol.

Dus wanneer de warmtecapaciteit van een stof wordt gegeven aan één mol van die stof, wordt dit molaire soortelijke warmte genoemd.

Specifieke warmte en thermische capaciteit

Een ander concept dat verband houdt met soortelijke warmte is dat van: thermische capaciteit: (Ç).

Deze fysieke grootte wordt bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een lichaam wordt geleverd en de variatie in temperatuur die het ondervindt.

Het kan worden berekend met de volgende formule:

C = Q/ΔT

Waar,

Ç: thermische capaciteit (cal/°C of J/K)
Vraag: hoeveelheid warmte (limoen of J)
T: temperatuurvariatie (°C of K)

Voorbeeld: Als een lichaam 100 cal/°C heeft gekregen en de temperatuur varieert met 25°C, dan is de warmtecapaciteit 4 cal/°C omdat

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

Dit betekent dat om 1°C van de temperatuur af te wijken, het lichaam 4 cals nodig heeft.

Thermische capaciteit en soortelijke warmte zijn gerelateerd aan de formule:

c = C/m

Waar,

Ç: thermische capaciteit (cal/°C of J/K)
m: massa (g of kg)
ç: soortelijke warmte (cal/g°C of J/Kg. K)

Als in bovenstaand voorbeeld het lichaam een massa heeft van 10 gram, dan is de soortelijke warmte 0,4 cal/g.ºC, omdat

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

Daarom heeft 1 gram van de stof 0,4 cal nodig om 1 °C van de temperatuur af te wijken.

Latente warmte en gevoelige warmte

Naast soortelijke warmte zijn er nog andere vormen van warmte, waarvan de volgende opvallen:

latente warmte (L): komt overeen met de hoeveelheid warmte die een lichaam ontvangt of geeft. In dit geval blijft uw temperatuur hetzelfde terwijl uw fysieke toestand verandert.

In het International System (SI) wordt latente warmte gemeten in J/Kg (Joule per kilogram), maar het kan ook worden gemeten in cal/g (calorie per gram). Het wordt berekend met de volgende formule:

Q = m. L

Waar,

Vraag: hoeveelheid warmte (limoen of J)
m: massa (g of kg)
L: latente warmte (cal/g of J/Kg)

Opmerking: In tegenstelling tot soortelijke warmte is latent niet temperatuurafhankelijk. Dit komt omdat wanneer toestandsveranderingen optreden, de temperatuur niet varieert. Bijvoorbeeld, een smeltend ijsblokje, de temperatuur van water in vaste en vloeibare toestand is hetzelfde.

Gevoelige warmte: komt overeen met de temperatuurvariatie van een lichaam, bijvoorbeeld wanneer we een metalen staaf verwarmen. In dit experiment neemt de temperatuur van het metaal toe, maar de fysieke toestand (vast) verandert niet.

Het wordt berekend met de volgende formule:

Q = m. ç. Δθ

Vraag: hoeveelheid voelbare warmte (limoen of J)
m: lichaamsgewicht (g of kg)
ç: soortelijke warmte van de stof (cal/g°C of J/Kg°C)
Δθ: temperatuurvariatie (°C of K)

Toelatingsexamen Oefeningen met feedback

vraag 1

(Mackenzie) Op een ochtend met blauwe luchten merkt een zwemmer op het strand dat het zand erg heet is en het zeewater erg koud. 's Nachts merkt deze zelfde bader op dat het zand op het strand zacht is en het zeewater warm. Het waargenomen fenomeen is te wijten aan het feit dat:

a) de dichtheid van zeewater is kleiner dan die van zand.
b) de soortelijke warmte van zand is kleiner dan de soortelijke warmte van water.
c) de thermische uitzettingscoëfficiënt van water is groter dan de thermische uitzettingscoëfficiënt van zand.
d) de warmte in het zand verspreidt zich 's nachts naar het zeewater.
e) de agitatie van zeewater vertraagt de afkoeling ervan.

Zie antwoord

Correct alternatief: b) de soortelijke warmte van zand is kleiner dan de soortelijke warmte van water.

De waarde van soortelijke warmte hangt af van de stof waaruit het lichaam bestaat. In dit geval heeft water een hogere soortelijke warmte dan zand en daarom is er meer warmte nodig om de temperatuur van 1 gram water te variëren dan voor 1 gram zand.

vraag 2

(UFPR) Om 500 gram van een bepaalde stof te verwarmen van 20°C naar 70°C waren 4000 calorieën nodig. De thermische capaciteit en de soortelijke warmte zijn respectievelijk:

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

Zie antwoord

Correct alternatief: b) 80 cal/ºC en 0,16 cal/g. °C

Thermische capaciteit wordt berekend met de formule C = Q/Δθ en is mathematisch gerelateerd aan de soortelijke warmte door C = m.c

Door de verklaringsgegevens in de formules te vervangen, hebben we:

rechte C ruimte gelijk aan spatie teller rechte Q over noemer stap rechte theta einde van breuk spatie gelijk aan teller 4000 spatie boven noemer 70 spatie minus spatie 20 end van breuk gelijk aan ruimte teller 4000 cal ruimte boven noemer 50 ruimte º recht C einde van breuk gelijk aan 80 cal ruimte gedeeld door º recht C recht C ruimte gelijk aan rechte ruimte m ruimte. spatie recht c spatie dubbele pijl naar rechts recht c spatie gelijk aan spatie recht C over recht m gelijk aan teller 80 spatie cal gedeeld door º rechte C over noemer 500 rechte ruimte g einde van breuk gelijk aan 0 komma 16 cal ruimte gedeeld door rechte g-ruimte º rechte C

vraag 3

(UFU) 240 g water (soortelijke warmte gelijk aan 1 cal/g°C) wordt verwarmd door 200 W vermogen in de vorm van warmte op te nemen. Rekening houdend met 1 cal = 4 J, is het tijdsinterval dat nodig is voor deze hoeveelheid water om de temperatuur met 50 °C te laten variëren?

a) 1 minuut
b) 3 minuten
c) 2 minuten
d) 4 minuten

Zie antwoord

Correct alternatief: d) 4 min

1e stap: bereken de hoeveelheid warmte