špecifické teplo je množstvo teplo potrebné na to, aby bolo možné meniť teplotu látky alebo materiálu o 1 °C. Je úmerná množstvu tepla prijatého alebo darovaného látkou a možno ho vypočítať pomocou vzorca, ktorý zahŕňa teplo, hmotnosť a teplotu.
Vedieť viac: Absolútna nula – najnižšia teoretická teplota, ktorú môže telo dosiahnuť
Súhrn špecifického tepla
Špecifické teplo je množstvo tepla potrebné na zmenu teploty látky alebo materiálu o 1 °C.
Niektoré faktory, ktoré ovplyvňujú špecifické teplo, sú: medzimolekulové sily, nečistoty v látkach, molárna hmotnosť a stupne voľnosti.
Špecifické teplo možno nájsť prostredníctvom vzťahu medzi tepelnou kapacitou a hmotnosťou látky.
Molárne špecifické teplo je množstvo tepla na mól látky potrebné na zmenu teploty látky o 1 °C.
Latentné teplo je teplo potrebné na zmenu fyzikálneho stavu látky bez zvýšenia jej teploty.
Citeľné teplo je teplo potrebné na zmenu teploty látky bez zmeny jej fyzikálneho stavu.
Čo je špecifické teplo?
špecifické teplo je Množstvo Termálna energia dodáva látke tak, že jej teplota sa mení o 1 °C
. Všetky kvapaliny, pevné látky a plyny majú špecifické teplo, ktoré charakterizuje ich správanie, keď sú vystavené zdroju tepla.toto teplo je úmerná tomu, čo poskytuje látka, takže ak zvýšime špecifické teplo, zvýši sa aj množstvo tepla potrebného na to, aby látka zmenila svoju teplotu.
Napríklad špecifické teplo hliník je z \(0,215\ cal/g\bullet°C\), zatiaľ čo voda je \(1\cal/g\bullet°C\), čo znamená, že voda potrebuje prijať viac tepla ako hliník, aby sa zvýšila jej teplota. Voda tiež stráca teplo ľahšie ako hliník.
Tabuľka špecifického tepla
Špecifické teplo označuje presné teplo látky, ktoré sa mení o 1 °C a môže dôjsť k zvýšeniu alebo zníženiu teploty. V tabuľke nižšie môžeme vidieť špecifické tepelné hodnoty rôznych látok a materiálov.
látka alebo materiál |
špecifické teplo (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Oceľ |
0,1 |
sladkej vody |
1 |
Slaná voda |
0,93 |
Etylalkohol |
0,58 |
hliník |
0,215 |
Vzduch |
0,24 |
Piesok |
0,2 |
Uhlík |
0,12 |
Viesť |
0,0305 |
Meď |
0,0923 |
Etanol |
0,58 |
Železo |
0,11 |
Ľad (-10°C) |
0,53 |
Žula |
0,19 |
Vodík |
3,4 |
Mosadz |
0,092 |
Drevo |
0,42 |
Merkúr |
0,033 |
Dusík |
0,25 |
Zlato |
0,03 |
Kyslík |
0,22 |
Strieborná |
0,0564 |
Volfrám |
0,0321 |
sklo |
0,2 |
Vzorec špecifického tepla
Merné teplo môžeme vypočítať pomocou vzorca pre množstvo tepla, ktorý je znázornený nižšie:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → špecifické teplo, merané v \([J/(kg\guľa K)]\) alebo \([cal/g\bullet°C]\).
Q → množstvo tepla merané v jouloch [J] alebo kalóriách [cal].
m → hmotnosť meraná v kilogramoch [kg] alebo gramoch [g].
\(∆T \) → kolísanie teploty, merané v Kelvinoch [K] alebo stupňoch Celzia [°C].
THE kolísanie teploty možno vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → kolísanie teploty, merané v Kelvinoch [K] alebo stupňoch Celzia [°C].
\(T_f \) → konečná teplota, meraná v Kelvinoch [K] alebo stupňoch Celzia [°C].
\(Vy\) → počiatočná teplota, meraná v Kelvinoch [K] alebo stupňoch Celzia [°C].
Dôležité: Hoci sa vyššie uvedené množstvá merajú v jouloch, kilogramoch a Kelvinoch v medzinárodnom systéme jednotiek (ÁNO), je bežnejšie používať kalórie, gramy a stupne Celzia. Kalórie je možné previesť na joule, ak vezmeme do úvahy, že 1 kal sa rovná 4,186 J.
Ak chcete previesť gramy na kilogramy, nezabudnite, že 1 g sa rovná 0,001 kg. Okrem toho, aby ste premenili Celzia na Kelvin, stačí pridať k teplote Celzia hodnotu 273,15, teda 100 °C = 373,15 K.
Ako vypočítať špecifické teplo?
Špecifické teplo je možné vypočítať pomocou vzorca, ktorý ho priradí k množstvu tepla, hmotnosti a teplote látky alebo materiálu.
Príklad:
Aké je špecifické teplo predmetu s hmotnosťou 100 g, ktorý dostal 1000 cal a jeho teplota sa menila o 15 °C, kým nedosiahla 35 °C?
Rozhodnutie:
ako všetko merné jednotky sú vo svojej najbežnejšej forme, nie je potrebná konverzia. Použijeme vzorec pre špecifické teplo, ktoré zahŕňa teplo, hmotnosť a teplotu:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Nahradením hodnôt uvedených vo vyhlásení máme:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Preto je špecifické teplo objektu\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Faktory, ktoré ovplyvňujú špecifické teplo
Existuje niekoľko faktorov, ktoré môžu ovplyvniť špecifické zmeny tepla. Pozri nižšie.
medzimolekulové sily: Špecifické teplo sa mení v pomere k intermolekulárnej sile molekuly a čím väčšia je väzba, tým väčšia je energia potrebná na jej rozbitie. Typicky sú molekuly obsahujúce vodíkové väzby tie, ktoré obsahujú vysoké hodnoty špecifického tepla.
Nečistoty: Špecifické teplo sa môže meniť s množstvom nečistôt v materiáli, aj keď sú tieto nečistoty nevyhnutné na vytvorenie materiálu.
Molárna hmota: Špecifické teplo sa môže meniť aj podľa molárnej hmotnosti látky.
Stupne slobody: Molárne špecifické teplo, ako sme študovali v Termodynamikasa mení podľa stupňa voľnosti molekuly. Stručne povedané, ide o voľnosť pohybu molekuly a môže mať translačné, rotačné a oscilačné pohyby.
Špecifické teplo a tepelná kapacita
Tiež nazývaná tepelná kapacita, tepelná kapacita je konštanta úmernosti, ktorá dáva do súvislosti teplo prijaté alebo stratené telom s jeho teplotnými zmenami. Špecifické teplo je možné vypočítať pomocou tepelnej kapacity a hmotnosti látky alebo materiálu podľa vzorca:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → špecifické teplo, merané v \([J/kg\guľa K]\) alebo \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → tepelná kapacita, meraná v \([J/K]\) alebo \([cal/°C]\).
m → hmotnosť meraná v kilogramoch [kg] alebo gramoch [g].
Tiež vedieť: Tepelná rozťažnosť pevných látok — jav vyplývajúci zo zvýšenia teploty telesa
molárne špecifické teplo
Molárne špecifické teplo vyjadruje množstvo špecifického tepla látky v Krtko, na rozdiel od špecifického tepla, kde sa látkové množstvo vyjadruje v kilogramoch. Keďže pracujeme s molekulami, ktorých veľkosť je nepatrná, je výhodnejšie ich množstvo vyjadrovať v móloch ako v kilogramoch alebo iných jednotkách.
\(1\ mol=6,02\krát{10}^{23}\ jednotky\ elementárne\ z\ ľubovoľnej\ látky\)
Napríklad 1 mól hliníka je ekvivalentný \(6,02\krát{10}^{23}\) atómy hliníka.
Vzorec na výpočet mólového merného tepla je rovnaký ako vzorec používaný na výpočet merného tepla, líšia sa však v jednotkách merania – pre mólové merné teplo použite \(cal/mol\bullet°C\).
Latentné teplo a citeľné teplo
Teplo možno klasifikovať ako latentné alebo citlivé. Pozri nižšie.
→ latentné teplo
O latentné teplo je to nevyhnutné na zmenu fyzikálneho stavu látky bez zvýšenia jej teploty. Dá sa vypočítať podľa vzorca:
\(Q=m\guľa L\)
Q → množstvo tepla merané v jouloch [J] alebo kalóriách [cal] .
m → hmotnosť meraná v kilogramoch [kg] alebo gramoch [g] .
L → latentné teplo, merané v \([J/kg]\) alebo \([cal/g]\).
→ citeľné teplo
Citeľné teplo je teplo potrebné na zmenu teploty látky bez zmeny jej fyzikálneho stavu. Dá sa vypočítať podľa vzorca:
\(Q=m\guľa c\guľa∆T\)
Q → množstvo tepla merané v jouloch [J] alebo kalóriách [cal] .
m → hmotnosť meraná v kilogramoch [kg] alebo gramoch [g].
ç → špecifické teplo, merané v \([J/(kg\guľa K)]\) alebo \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → kolísanie teploty, merané v Kelvinoch [K] alebo stupňoch Celzia [°C].
Vyriešené cvičenia na špecifické teplo
Otázka 1
(UFPR) Na zahriatie 500 g určitej látky z 20 °C na 70 °C bolo potrebných 4000 kalórií. Tepelná kapacita a špecifické teplo sú:
A) 8 cal/°C a 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C a 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C a 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C a 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C a 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Rozhodnutie:
Alternatíva B
Hodnotu tepelnej kapacity zistíme pomocou vzorca:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Nakoniec vypočítame hodnotu špecifického tepla:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\guľa c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
otázka 2
(PUC-RS) Homogénne teleso A s hmotnosťou 200 g zmení svoju teplotu z 20 °C na 50 °C pri príjme 1200 kalórií z tepelného zdroja. Počas celého zahrievania zostáva telo A v pevnej fáze. Iné homogénne teleso B, pozostávajúce z rovnakej látky ako teleso A, má dvojnásobnú hmotnosť. Aké, v cal/g°C, je špecifické teplo látky B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Rozhodnutie:
Alternatíva B
Merné teplo materiálu A vypočítame pomocou vzorca pre citlivé teplo:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\guľa c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Špecifické teplo telesa B bude mať rovnakú hodnotu ako špecifické teplo telesa A, keďže sú zložené z rovnakej látky.
Autor: Pâmella Raphaella Melo
Učiteľ fyziky
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm