удельная теплоемкость это количество нагревать необходимо для того, чтобы можно было изменить температуру вещества или материала на 1 °С. Он пропорционален количеству теплоты, полученной или отданной веществом, и может быть рассчитан по формуле, включающей тепло, массу и температуру.
Узнать больше: Абсолютный ноль — самая низкая теоретическая температура, которую может достичь тело.
Сводка по удельной теплоемкости
Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества или материала на 1 °С.
Некоторыми факторами, влияющими на удельную теплоемкость, являются: межмолекулярные силы, примеси в веществах, молярная масса и степени свободы.
Удельную теплоемкость можно найти через зависимость между теплоемкостью и массой вещества.
Молярная удельная теплоемкость – это количество теплоты на моль вещества, необходимое для изменения температуры вещества на 1°С.
Скрытая теплота — это теплота, необходимая для изменения физического состояния вещества без повышения его температуры.
Явная теплота — это теплота, необходимая для изменения температуры вещества без изменения его физического состояния.
Что такое удельная теплоемкость?
удельная теплоемкость количество Термальная энергия подается к веществу так, что его температура изменяется на 1 °С.. Все жидкости, твердые тела и газы имеют для них удельную теплоемкость, которая характеризует их поведение при воздействии на них источника тепла.
эта жара пропорциональна тому, что обеспечивает вещество, поэтому, если мы увеличим удельную теплоемкость, количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества, также увеличится.
Например, удельная теплоемкость алюминий из \(0,215\ кал/г\пуля°C\), в то время как вода \(1\кал/г\пуля°C\), что означает, что воде нужно получить больше тепла, чем алюминию, чтобы повысить свою температуру. Вода также легче теряет тепло, чем алюминий.
Таблица удельной теплоемкости
Удельная теплоемкость указывает точную теплоту вещества, которая изменяется на 1 ° C, и ее температура может увеличиваться или уменьшаться. В таблице ниже мы можем увидеть удельные теплоемкости различных веществ и материалов.
вещество или материал |
удельная теплоемкость (\({кал}/{г}\пуля°С\)) |
Стали |
0,1 |
пресная вода |
1 |
Соленая вода |
0,93 |
Этиловый спирт |
0,58 |
Алюминий |
0,215 |
Воздуха |
0,24 |
Песок |
0,2 |
Углерод |
0,12 |
Вести |
0,0305 |
Медь |
0,0923 |
Этиловый спирт |
0,58 |
Утюг |
0,11 |
Лед (-10°C) |
0,53 |
Гранит |
0,19 |
Водород |
3,4 |
Латунь |
0,092 |
Древесина |
0,42 |
Меркурий |
0,033 |
Азот |
0,25 |
Золото |
0,03 |
Кислород |
0,22 |
Серебряный |
0,0564 |
Вольфрам |
0,0321 |
Стакан |
0,2 |
Формула удельной теплоемкости
Мы можем рассчитать удельную теплоемкость, используя формулу количества теплоты, представленную ниже:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → удельная теплоемкость, измеренная в \([Дж/(кг\пуля К)]\) или же \([кал/г\пуля°C]\).
Вопрос → количество тепла, измеряемое в джоулях [Дж] или калориях [кал].
м → масса, измеряемая в килограммах [кг] или граммах [г].
\(∆Т\) → колебания температуры, измеряемые в Кельвинах [K] или Цельсия [°C].
НАШИ изменение температуры можно рассчитать по следующей формуле:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆Т\) → колебания температуры, измеряемые в Кельвинах [K] или Цельсия [°C].
\(Т_ф\) → конечная температура, измеренная в Кельвинах [K] или Цельсия [°C].
\(Ты\) → начальная температура, измеренная в Кельвинах [K] или Цельсия [°C].
Важный: Хотя вышеуказанные величины измеряются в джоулях, килограммах и кельвинах в Международной системе единиц (ДА), чаще используются калории, граммы и градусы Цельсия. Можно перевести калории в джоули, учитывая, что 1 кал эквивалентен 4,186 Дж.
Чтобы перевести граммы в килограммы, просто помните, что 1 г равен 0,001 кг. Кроме того, чтобы перевести градусы Цельсия в градусы Кельвина, достаточно прибавить к температуре в градусах Цельсия значение 273,15, то есть 100 °С = 373,15 К.
Как рассчитать удельную теплоемкость?
Удельную теплоемкость можно рассчитать по формуле, связывающей ее с количеством теплоты, массой и температурой вещества или материала.
Пример:
Чему равна удельная теплоемкость тела массой 100 г, получившего 1000 кал и изменявшего свою температуру на 15 °С до достижения 35 °С?
Разрешение:
как все единицы измерения находятся в их наиболее распространенной форме, нет необходимости в преобразовании. Мы будем использовать формулу удельной теплоемкости, которая включает в себя теплоту, массу и температуру:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Подставляя значения, приведенные в операторе, имеем:
\(c=\frac{1000}{100\пуля (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\пуля (20)}\)
\(с=\фракция{1000}{2000}\)
\(с=0,5\)
Следовательно, удельная теплоемкость тела\(0,5\кал/г\пуля°C\).
Факторы, влияющие на удельную теплоемкость
Есть несколько факторов, которые могут повлиять на конкретные колебания тепла. Смотри ниже.
межмолекулярные силы: Удельная теплоемкость изменяется пропорционально межмолекулярной прочности молекулы, и чем прочнее связь, тем больше энергии требуется для ее разрыва. Обычно молекулами, содержащими водородные связи, являются те, которые имеют высокие значения удельной теплоемкости.
Примеси: Удельная теплоемкость может варьироваться в зависимости от количества примесей в материале, даже если эти примеси необходимы для формирования материала.
Молярная масса: Удельная теплоемкость также может варьироваться в зависимости от молярной массы вещества.
Степени свободы: Молярная теплоемкость, как мы изучали в Термодинамика, зависит от степени свободы молекулы. Вкратце речь идет о свободе движения молекулы, и у нее могут быть поступательные, вращательные и колебательные движения.
Удельная теплоемкость и теплоемкость
Также называемая теплоемкостью, теплоемкость представляет собой константу пропорциональности, которая связывает тепло, полученное или потерянное телом, с изменением его температуры. Можно рассчитать удельную теплоемкость через теплоемкость и массу вещества или материала по формуле:
\(с=\фракция{С}{м}\)
ç → удельная теплоемкость, измеренная в \([Дж/кг\пуля К]\) или же \([кал/г\пуля°C]\).
Ç → теплоемкость, измеряемая в \([Дж/К]\) или же \([кал/°C]\).
м → масса, измеряемая в килограммах [кг] или граммах [г].
Также знать: Тепловое расширение твердых тел — явление, возникающее в результате повышения температуры тела.
молярная удельная теплоемкость
Молярная удельная теплоемкость выражает количество удельной теплоемкости вещества в крот, в отличие от удельной теплоемкости, где количество вещества выражается в килограммах. Так как мы работаем с молекулами, размер которых крошечный, то их количество выгоднее выражать в молях, чем в килограммах или других единицах.
\(1\моль=6,02\раз{10}^{23}\единицы\элементарные\ любого\ вещества\)
Например, 1 моль алюминия эквивалентен \(6,02\раз{10}^{23}\) атомы алюминия.
Формула для расчета молярной теплоемкости такая же, как и для расчета теплоемкости, но отличаются единицей измерения — для молярной теплоемкости используют \(кал/моль\пуля°C\).
Скрытая теплота и явная теплота
Тепло можно классифицировать как латентный или чувствительный. Смотри ниже.
→ скрытая теплота
О скрытая теплота это то, что необходимо для изменения физического состояния вещества без повышения его температуры. Его можно рассчитать по формуле:
\(Q=m\пуля L\)
Вопрос → количество тепла, измеряемое в джоулях [Дж] или калориях [кал] .
м → масса, измеряемая в килограммах [кг] или граммах [г].
л → скрытая теплота, измеряемая в \([Дж/кг]\) или же \([кал/г]\).
→ ощутимое тепло
Явная теплота — это теплота, необходимая для изменения температуры вещества без изменения его физического состояния. Его можно рассчитать по формуле:
\(Q=m\пуля c\пуля∆T\)
Вопрос → количество тепла, измеряемое в джоулях [Дж] или калориях [кал] .
м → масса, измеряемая в килограммах [кг] или граммах [г].
ç → удельная теплоемкость, измеренная в \([Дж/(кг\пуля К)]\) или же \([кал/г\пуля°C]\).
∆Т → колебания температуры, измеряемые в Кельвинах [K] или Цельсия [°C].
Решаемые упражнения на удельную теплоемкость
Вопрос 1
(УФПР) Чтобы нагреть 500 г определенного вещества с 20 °С до 70 °С, необходимо 4000 калорий. Теплоемкость и удельная теплоемкость соответственно равны:
А) 8 кал/°С и 0,08 \(\frac{cal}{g\°C}\)
Б) 80 кал/°С и 0,16 \(\frac{cal}{g\°C}\)
В) 90 кал/°С и 0,09 \(\frac{cal}{g\°C}\)
Г) 95 кал/°С и 0,15 \(\frac{cal}{g\°C}\)
Д) 120 кал/°С и 0,12 \(\frac{cal}{g\°C}\)
Разрешение:
Альтернатива Б
Найдем значение теплоемкости по формуле:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\}{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(С=80\кал/°С\)
Наконец, рассчитаем значение удельной теплоемкости:
\(4000=500\пуля c\пуля50\)
\(4000=25000\пуля с\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\ (0,16 \ гидроразрыва {кал} {г ° C} = с \)
вопрос 2
(PUC-RS) Однородное тело А массой 200 г меняет свою температуру с 20 °С на 50 °С при получении 1200 калорий от теплового источника. В течение всего прогрева тело А остается в твердой фазе. Другое однородное тело В, состоящее из того же вещества, что и тело А, имеет удвоенную массу. Чему равна удельная теплоемкость вещества В в кал/г°С?
А) 0,1
Б) 0,2
В) 0,6
Г) 0,8
Д) 1,6
Разрешение:
Альтернатива Б
Рассчитаем удельную теплоемкость материала А по формуле явного тепла:
\(Q=m\пуля c\пуля\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\пуля c\пуля (50-20)\)
\(1200=200\пуля c\пуля30\)
\(1200=6000\пуля с\)
\(с=\фракция{1200}{6000}\)
\(с=0,2\ кал/г°С\)
Удельная теплоемкость тела В будет иметь ту же величину, что и удельная теплоемкость тела А, так как они состоят из одного и того же вещества.
Памелла Рафаэлла Мело
Учитель физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm