spesifikk varme er mengden av varme nødvendig for at det skal være mulig å variere temperaturen til et stoff eller materiale med 1 °C. Den er proporsjonal med mengden varme som mottas eller doneres av stoffet og kan beregnes ved hjelp av en formel som involverer varme, masse og temperatur.
Vite mer: Absolutt null - den laveste teoretiske temperaturen en kropp kan nå
Oppsummering av spesifikk varme
Spesifikk varme er mengden varme som kreves for å endre temperaturen til et stoff eller materiale med 1 °C.
Noen faktorer som påvirker spesifikk varme er: intermolekylære krefter, urenheter i stoffer, molar masse og frihetsgrader.
Spesifikk varme kan finnes gjennom forholdet mellom varmekapasiteten og massen til stoffet.
Molar spesifikk varme er mengden varme per mol stoff som kreves for å endre temperaturen til et stoff med 1°C.
Latent varme er varmen som er nødvendig for å endre den fysiske tilstanden til et stoff uten å øke temperaturen.
Følsom varme er varmen som er nødvendig for å endre temperaturen til et stoff uten å endre dets fysiske tilstand.
Hva er spesifikk varme?
spesifikk varme er mengden Termisk energi tilføres et stoff slik at temperaturen varierer med 1 °C. Alle væsker, faste stoffer og gasser har en spesifikk varme for dem som kjennetegner deres oppførsel når de utsettes for en varmekilde.
denne varmen er proporsjonal med det stoffet gir, så hvis vi øker den spesifikke varmen, vil mengden varme som trengs for at stoffet skal endre temperaturen også øke.
For eksempel den spesifikke varmen til aluminium er fra \(0,215\ cal/g\bullet°C\), mens det av vann er \(1\cal/g\bullet°C\), som betyr at vann trenger mer varme enn aluminium for å øke temperaturen. Vann vil også miste varme lettere enn aluminium.
Spesifikt varmebord
Spesifikk varme indikerer den nøyaktige varmen for et stoff å variere med 1 °C, og kan gjennomgå en økning eller reduksjon i temperaturen. I tabellen nedenfor kan vi se de spesifikke varmeverdiene til ulike stoffer og materialer.
stoff eller materiale |
spesifikk varme (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Stål |
0,1 |
ferskvann |
1 |
Salt vann |
0,93 |
Etyl alkohol |
0,58 |
Aluminium |
0,215 |
Luft |
0,24 |
Sand |
0,2 |
Karbon |
0,12 |
Lede |
0,0305 |
Kobber |
0,0923 |
Etanol |
0,58 |
Jern |
0,11 |
Is (-10 °C) |
0,53 |
Granitt |
0,19 |
Hydrogen |
3,4 |
Messing |
0,092 |
Tre |
0,42 |
Merkur |
0,033 |
Nitrogen |
0,25 |
Gull |
0,03 |
Oksygen |
0,22 |
Sølv |
0,0564 |
Wolfram |
0,0321 |
Glass |
0,2 |
Spesifikk varmeformel
Vi kan beregne den spesifikke varmen ved å bruke formelen for mengden varme, representert nedenfor:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → spesifikk varme, målt i \([J/(kg\kule K)]\) eller \([cal/g\bullet°C]\).
Q → mengde varme, målt i Joule [J] eller kalorier [cal].
m → masse, målt i kilogram [kg] eller gram [g].
\(∆T \) → temperaturvariasjon, målt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
DE temperaturvariasjon kan beregnes ved hjelp av følgende formel:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → temperaturvariasjon, målt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
\(T_f \) → slutttemperatur, målt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
\(Du\) → starttemperatur, målt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
Viktig: Selv om mengdene ovenfor er målt i Joule, kilogram og Kelvin i International System of Units (JA), er det mer vanlig å bruke kalori, gram og Celsius. Det er mulig å konvertere kalori til Joule, med tanke på at 1 cal tilsvarer 4.186 J.
For å konvertere gram til kilo, bare husk at 1 g er lik 0,001 kg. I tillegg, for å transformere Celsius til Kelvin, legger du bare til temperaturen på Celsius verdien på 273,15, det vil si 100 °C = 373,15 K.
Hvordan beregne spesifikk varme?
Spesifikk varme kan beregnes ved å bruke formelen som relaterer den til mengden varme, masse og temperatur til stoffet eller materialet.
Eksempel:
Hva er den spesifikke varmen til en gjenstand med en masse på 100 g som mottok 1000 cal og hadde temperaturen variert med 15 °C til den nådde 35 °C?
Vedtak:
som alle måleenheter er i sin vanligste form, er det ikke behov for konvertering. Vi vil bruke formelen for spesifikk varme, som involverer varme, masse og temperatur:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Ved å erstatte verdiene gitt i uttalelsen har vi:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Derfor er den spesifikke varmen til objektet\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Faktorer som påvirker spesifikk varme
Det er noen få faktorer som kan påvirke spesifikke varmevariasjoner. Se nedenfor.
intermolekylære krefter: Den spesifikke varmen varierer i forhold til den intermolekylære styrken til molekylet, og jo større bindingen er, desto større energi kreves det for å bryte det. Vanligvis er molekyler som inneholder hydrogenbindinger de som inneholder høye verdier av spesifikk varme.
Urenheter: Den spesifikke varmen kan variere med mengden av urenheter i materialet, selv om disse urenhetene er nødvendige for dannelsen av materialet.
Molar masse: Den spesifikke varmen kan også variere i henhold til stoffets molare masse.
Grader av frihet: Den molare spesifikke varmen, som vi studerte i Termodynamikk, varierer i henhold til graden av frihet til et molekyl. Kort fortalt handler det om bevegelsesfriheten til et molekyl, og det kan ha translasjons-, rotasjons- og oscillasjonsbevegelser.
Spesifikk varme og varmekapasitet
Også kalt varmekapasitet, varmekapasitet er en proporsjonalitetskonstant som relaterer varmen mottatt eller tapt av en kropp til temperaturvariasjonen. Det er mulig å beregne den spesifikke varmen gjennom varmekapasiteten og massen til stoffet eller materialet med formelen:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → spesifikk varme, målt i \([J/kg\kule K]\) eller \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → varmekapasitet, målt i \([J/K]\) eller \([kal/°C]\).
m → masse, målt i kilogram [kg] eller gram [g].
Vet også: Termisk utvidelse av faste stoffer - fenomenet som følge av økningen i temperaturen til en kropp
molar spesifikk varme
Den molare spesifikke varmen uttrykker mengden spesifikk varme av et stoff i muldvarp, i motsetning til spesifikk varme, hvor stoffmengden uttrykkes i kilo. Siden vi jobber med molekyler, hvis størrelse er bittesmå, er det mer fordelaktig å uttrykke mengden i mol enn i kilo eller andre enheter.
\(1\ mol=6,02\ ganger{10}^{23}\ enheter\ elementær\ av\ hvilket som helst\ stoff\)
For eksempel tilsvarer 1 mol aluminium \(6,02\ ganger{10}^{23}\) aluminium atomer.
Formelen for å beregne den molare spesifikke varmen er den samme som den som brukes for å beregne den spesifikke varmen, men de er forskjellige i måleenheten - for den molare spesifikke varmen, bruk \(kal/mol\kule°C\).
Latent varme og fornuftig varme
Varme kan klassifiseres som latent eller sensitiv. Se nedenfor.
→ latent varme
O latent varme er det nødvendig for å endre den fysiske tilstanden til et stoff uten å øke temperaturen. Det kan beregnes med formelen:
\(Q=m\bullet L\)
Q → mengde varme, målt i Joule [J] eller kalorier [cal] .
m → masse, målt i kilogram [kg] eller gram [g] .
L → latent varme, målt i \([J/kg]\) eller \([cal/g]\).
→ fornuftig varme
Følsom varme er varmen som kreves for å endre temperaturen til et stoff uten å endre dets fysiske tilstand. Det kan beregnes med formelen:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
Q → mengde varme, målt i Joule [J] eller kalorier [cal] .
m → masse, målt i kilogram [kg] eller gram [g].
ç → spesifikk varme, målt i \([J/(kg\kule K)]\) eller \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → temperaturvariasjon, målt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
Løste øvelser på spesifikt varme
Spørsmål 1
(UFPR) For å varme opp 500 g av et bestemt stoff fra 20 °C til 70 °C, var det nødvendig med 4000 kalorier. Varmekapasiteten og spesifikk varme er henholdsvis:
A) 8 cal/°C og 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C og 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C og 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C og 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C og 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Vedtak:
Alternativ B
Vi finner verdien av varmekapasiteten ved å bruke formelen:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Til slutt vil vi beregne verdien av den spesifikke varmen:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
spørsmål 2
(PUC-RS) En homogen kropp A, med en masse på 200 g, endrer temperaturen fra 20 °C til 50 °C når den mottar 1200 kalorier fra en termisk kilde. Under hele oppvarmingen forblir kropp A i fast fase. Et annet homogent legeme B, som består av samme stoff som legeme A, har dobbelt sin masse. Hva, i cal/g°C, er den spesifikke varmen til stoffet til B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Vedtak:
Alternativ B
Vi vil beregne den spesifikke varmen til materiale A ved å bruke den fornuftige varmeformelen:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ kal/g°C\)
Den spesifikke varmen til kropp B vil ha samme verdi som den spesifikke varmen til kropp A, siden de består av samme stoff.
Av Pâmella Raphaella Melo
Fysikklærer
Kilde: Brasil skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm