Căldura specifică (c) este o mărime fizică care este legată de cantitatea de căldură care produce o variație termică, fiind o caracteristică a fiecărui material.
În acest fel, determină cantitatea de căldură necesară pentru variația de 1 ° C a 1g din substanță.
Tabel de căldură specific
Amintiți-vă că fiecare substanță are o căldură specifică. Verificați mai jos un tabel cu 15 substanțe și valorile de căldură specifice fiecăreia.
| Substanţă | Căldură specifică (cal / g.ºC) |
|---|---|
| Apă | 1 cal / g. ° C |
| Alcool etilic | 0,58 cal / g. ° C |
| Aluminiu | 0,22 cal / g. ° C |
| Aer | 0,24 cal / g. ° C |
| Nisip | 0,2 cal / g. ° C |
| Carbon | 0,12 cal / g. ° C |
| Conduce | 0,03 cal / g. ° C |
| Cupru | 0,09 cal / g. ° C |
| Fier | 0,11 cal / g. ° C |
| Gheaţă | 0,50 cal / g. ° C |
| Hidrogen | 3,4 cal / g. ° C |
| lemn | 0,42 cal / g. ° C |
| Azot | 0,25 cal / g. ° C |
| Oxigen | 0,22 cal / g. ° C |
| Sticlă | 0,16 cal / g. ° C |
Conform datelor din tabel, apa are o căldură specifică de 1 cal / g.ºC. Aceasta înseamnă că energia unui var este necesară pentru o variație de 1 ° C în 1 g de apă.
Formula specifică de căldură
Pentru a calcula căldura specifică a substanțelor, se folosește următoarea formulă:
c = Q / m. ΔT sau c = C / m
Unde,
ç: căldură specifică (cal / g ° C sau J / Kg. K)
Î: cantitate de căldură (var sau J)
m: masa (g sau kg)
ΔT: variație de temperatură (° C sau K)
Ç: capacitate termică (cal / ° C sau J / K)
În sistemul internațional (SI), căldura specifică este măsurată în J / Kg. K (Joule pe kilogram și pe Kelvin). Cu toate acestea, este foarte frecvent să se măsoare în cal / g ° C (calorii pe gram și pe grade Celsius).
1 cal = 4,186 J
Căldură molară specifică
Căldura specifică molară, numită și capacitatea de căldură molară, este determinată de relația dintre capacitatea de căldură și numărul de moli prezenți.
Astfel, atunci când capacitatea de căldură a unei substanțe este dată unui mol din substanța respectivă, aceasta se numește căldură specifică molară.
Capacitate termică și termică specifică
Un alt concept care este legat de căldura specifică este cel al capacitate termică (Ç).
Această magnitudine fizică este determinată de cantitatea de căldură furnizată unui corp și de variația de temperatură suferită de acesta.
Poate fi calculat prin următoarea formulă:
C = Q / ΔT
Unde,
Ç: capacitate termică (cal / ° C sau J / K)
Î: cantitate de căldură (var sau J)
ΔT: variație de temperatură (° C sau K)
Exemplu: Dacă un corp a primit 100 cal și temperatura sa a variat cu 25 ° C, atunci capacitatea sa de căldură este de 4 cal / ° C deoarece
C = Q / ΔT
C = 100 cal / 25 ° C
C = 4 cal / ° C
Aceasta înseamnă că, pentru a varia 1 ° C față de temperatura sa, corpul trebuie să primească 4 cal.
Capacitatea termică și căldura specifică sunt legate prin formula:
c = C / m
Unde,
Ç: capacitate termică (cal / ° C sau J / K)
m: masa (g sau kg)
ç: căldură specifică (cal / g ° C sau J / Kg. K)
Dacă în exemplul folosit mai sus corpul are o masă de 10 grame, atunci căldura sa specifică este de 0,4 cal / g.ºC, deoarece
c = C / m
c = 4 cal / ° C / 10 g
c = 0,4 cal / g. ° C
Prin urmare, 1 gram de substanță are nevoie de 0,4 cal pentru a varia 1 ° C față de temperatura sa.
Căldură latentă și căldură sensibilă
Pe lângă căldura specifică, există și alte forme de căldură, dintre care se evidențiază următoarele:
căldură latentă (L): corespunde cantității de căldură primită sau dată de un corp. În acest caz, temperatura dvs. rămâne aceeași în timp ce starea fizică se schimbă.
În sistemul internațional (SI), căldura latentă este măsurată în J / Kg (Joule pe kilogram), cu toate acestea, poate fi măsurată în cal / g (calorii pe gram). Se calculează după următoarea formulă:
Q = m. L
Unde,
Î: cantitate de căldură (var sau J)
m: masa (g sau kg)
L: căldură latentă (cal / g sau J / Kg)
Notă: Spre deosebire de căldura specifică, latentul nu este dependent de temperatură. Acest lucru se datorează faptului că atunci când apar modificări de stare, temperatura nu variază. De exemplu, un cub de gheață care se topește, temperatura apei în stare solidă și lichidă este aceeași.
Căldură sensibilă: corespunde variației de temperatură a unui corp, de exemplu, atunci când încălzim o bară de metal. În acest experiment, temperatura metalului crește, cu toate acestea, starea sa fizică (solidă) nu se schimbă.
Se calculează după următoarea formulă:
Q = m. ç. Δθ
Î: cantitate de căldură sensibilă (var sau J)
m: masa corporală (g sau kg)
ç: căldura specifică a substanței (cal / g ° C sau J / Kg ° C)
Δθ: variație de temperatură (° C sau K)
Citește și despre: Calorimetrie
Exerciții de examen de admitere cu feedback
intrebarea 1
(Mackenzie) Într-o dimineață de cer albastru, un scăldător de pe plajă observă că nisipul este foarte cald și apa mării este foarte rece. Noaptea, același scăldător observă că nisipul de pe plajă este moale și apa mării este caldă. Fenomenul observat se datorează faptului că:
a) densitatea apei de mare este mai mică decât cea a nisipului.
b) căldura specifică a nisipului este mai mică decât căldura specifică a apei.
c) coeficientul de dilatare termică a apei este mai mare decât coeficientul de dilatare termică al nisipului.
d) căldura conținută în nisip, noaptea, se răspândește în apa mării.
e) agitația apei de mare încetinește răcirea acesteia.
Alternativă corectă: b) căldura specifică a nisipului este mai mică decât căldura specifică a apei.
Valoarea căldurii specifice depinde de substanța care alcătuiește corpul. În acest caz, apa are o căldură specifică mai mare decât nisipul și, prin urmare, este necesară o cantitate mai mare de căldură pentru a varia temperatura de 1 gram de apă decât pentru 1 gram de nisip.
intrebarea 2
(UFPR) Pentru a încălzi 500 g dintr-o anumită substanță de la 20 ° C la 70 ° C, au fost necesare 4000 de calorii. Capacitatea termică și căldura specifică sunt respectiv:
a) 8 cal / ° C și 0,08 cal / g. ° C
b) 80 cal / ° C și 0,16 cal / g. ° C
c) 90 cal / ° C și 0,09 cal / g. ° C
d) 95 cal / ° C și 0,15 cal / g. ° C
e) 120 cal / ° C și 0,12 cal / g. ° C
Alternativă corectă: b) 80 cal / ºC și 0,16 cal / g. ° C
Capacitatea termică este calculată utilizând formula C = Q / Δθ și este legată de căldura specifică matematic prin C = m.c
Înlocuind datele declarației din formule, avem:
întrebarea 3
(UFU) 240 g de apă (căldură specifică egală cu 1 cal / g ° C) este încălzită prin absorbția a 200 W de putere sub formă de căldură. Având în vedere 1 cal = 4 J, intervalul de timp necesar pentru ca această cantitate de apă să-și varieze temperatura cu 50 ° C va fi?
a) 1 min
b) 3 min
c) 2 min
d) 4 min
Alternativă corectă: d) 4 min
Pasul 1: calculați cantitatea de căldură
Pasul 2: convertiți caloriile în Jouli
1 cal - 4 J
12000 cal - x
x = 12000 cal. 4 J / 1 cal
x = 48 000 J
Al treilea pas: calculați puterea
P = lucru / timp
200 W = 48 000 J / timp
timp = 48 000 J / 200 W
timp = 240 s
Pasul 4: convertiți secunde în minute
60 s - 1 min
240 s - y
y = 240 s. 1 min / 60 s
y = 4 min
Citește și:
- Căldură și temperatură
- răspândirea căldurii
- Echilibrul termic
