Specifična toplota je količina toplote potrebno, da je mogoče temperaturo snovi ali materiala spreminjati za 1 °C. Je sorazmeren s količino toplote, ki jo prejme ali odda snov, in se lahko izračuna s formulo, ki vključuje toploto, maso in temperaturo.
Izvedite več: Absolutna nič - najnižja teoretična temperatura, ki jo lahko doseže telo
Povzetek specifične toplote
Specifična toplota je količina toplote, potrebna za spremembo temperature snovi ali materiala za 1 °C.
Nekateri dejavniki, ki vplivajo na specifično toploto, so: medmolekulske sile, nečistoče v snoveh, molska masa in prostostne stopnje.
Specifično toploto lahko ugotovimo prek razmerja med toplotno kapaciteto in maso snovi.
Molarna specifična toplota je količina toplote na mol snovi, ki je potrebna za spremembo temperature snovi za 1 °C.
Latentna toplota je toplota, ki je potrebna za spremembo fizikalnega stanja snovi brez dviga njene temperature.
Čutna toplota je toplota, ki je potrebna za spremembo temperature snovi, ne da bi spremenili njeno agregatno stanje.
Kaj je specifična toplota?
specifična toplota je Znesek Termalna energija dovajajo snovi tako, da se njena temperatura spreminja za 1 °C. Vse tekočine, trdne snovi in plini imajo zanje specifično toploto, ki je značilna za njihovo obnašanje, ko so izpostavljeni viru toplote.
to vročino je sorazmeren s tistim, ki ga zagotavlja snov, če torej povečamo specifično toploto, se bo povečala tudi količina toplote, ki je potrebna, da snov spremeni temperaturo.
Na primer, specifična toplota aluminij je iz \(0,215\ cal/g\bullet°C\), medtem ko je voda \(1\cal/g\bullet°C\), kar pomeni, da mora voda prejeti več toplote kot aluminij, da bi zvišala svojo temperaturo. Voda bo tudi lažje izgubila toploto kot aluminij.
Tabela specifične toplote
Specifična toplota označuje natančno toploto za snov, ki se spreminja za 1 °C in se lahko njena temperatura poveča ali zniža. V spodnji tabeli lahko vidimo specifične toplotne vrednosti različnih snovi in materialov.
snov ali material |
Specifična toplota (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Jeklo |
0,1 |
sladka voda |
1 |
Slana voda |
0,93 |
Etilni alkohol |
0,58 |
aluminij |
0,215 |
Zrak |
0,24 |
Pesek |
0,2 |
Ogljik |
0,12 |
Svinec |
0,0305 |
baker |
0,0923 |
Etanol |
0,58 |
železo |
0,11 |
led (-10°C) |
0,53 |
Granit |
0,19 |
vodik |
3,4 |
Medenina |
0,092 |
Les |
0,42 |
Merkur |
0,033 |
dušik |
0,25 |
Zlato |
0,03 |
Kisik |
0,22 |
Srebrna |
0,0564 |
Volfram |
0,0321 |
Steklo |
0,2 |
Formula za specifično toploto
Specifično toploto lahko izračunamo s formulo za količino toplote, ki je prikazana spodaj:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → specifična toplota, merjena v \([J/(kg\metla K)]\) oz \([cal/g\bullet°C]\).
Q → količina toplote, merjena v Joule [J] ali kalorije [cal].
m → masa, merjena v kilogramih [kg] ali gramih [g].
\(∆T \) → temperaturna sprememba, merjena v Kelvinih [K] ali Celzijih [°C].
THE temperaturno nihanje se lahko izračuna z naslednjo formulo:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → temperaturna sprememba, merjena v Kelvinih [K] ali Celzijih [°C].
\(T_f \) → končna temperatura, merjena v Kelvinih [K] ali Celzijih [°C].
\(Vi\) → začetna temperatura, merjena v Kelvinih [K] ali Celzijih [°C].
Pomembno: Čeprav se zgornje količine merijo v Joule, kilogram in Kelvin v mednarodnem sistemu enot (DA), pogosteje je uporaba kalorij, gramov in Celzija. Možno je pretvoriti kalorije v Joule, če upoštevamo, da je 1 cal enak 4,186 J.
Če želite pretvoriti grame v kilograme, ne pozabite, da je 1 g enak 0,001 kg. Poleg tega, da pretvorite Celzij v Kelvin, samo dodajte temperaturi Celzija vrednost 273,15, to je 100 °C = 373,15 K.
Kako izračunati specifično toploto?
Specifično toploto lahko izračunamo s formulo, ki jo povezuje s količino toplote, maso in temperaturo snovi ali materiala.
Primer:
Kolikšna je specifična toplota predmeta z maso 100 g, ki je prejel 1000 cal in se je njegova temperatura spreminjala za 15 °C, dokler ni dosegla 35 °C?
Resolucija:
kot vsi merske enote so v svoji najpogostejši obliki, pretvorba ni potrebna. Uporabili bomo formulo za specifično toploto, ki vključuje toploto, maso in temperaturo:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Če zamenjamo vrednosti, podane v izjavi, imamo:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Zato je specifična toplota predmeta\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Dejavniki, ki vplivajo na specifično toploto
Obstaja nekaj dejavnikov, ki lahko vplivajo na specifične spremembe toplote. Glej spodaj.
medmolekularne sile: Specifična toplota se spreminja sorazmerno z medmolekulsko močjo molekule in večja kot je vez, večja je energija, potrebna za njeno prekinitev. Običajno so molekule, ki vsebujejo vodikove vezi, tiste, ki vsebujejo visoke vrednosti specifične toplote.
nečistoče: Specifična toplota se lahko spreminja glede na količino nečistoč v materialu, čeprav so te nečistoče potrebne za tvorbo materiala.
Molarna masa: Specifična toplota se lahko spreminja tudi glede na molsko maso snovi.
Stopnje svobode: Molarna specifična toplota, kot smo preučevali v Termodinamika, se razlikuje glede na stopnje svobode molekule. Na kratko, gre za svobodo gibanja molekule, ki ima lahko translacijska, rotacijske in oscilacijske gibe.
Specifična toplota in toplotna zmogljivost
Toplotna kapaciteta, imenovana tudi toplotna zmogljivost, je sorazmerna konstanta, ki povezuje toploto, ki jo telo prejme ali izgubi, z njegovim temperaturnim nihanjem. Specifično toploto je mogoče izračunati preko toplotne kapacitete in mase snovi ali materiala s formulo:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → specifična toplota, merjena v \([J/kg\krogla K]\) oz \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → toplotna zmogljivost, merjena v \([J/K]\) oz \([cal/°C]\).
m → masa, merjena v kilogramih [kg] ali gramih [g].
Vedite tudi: Toplotno raztezanje trdnih snovi - pojav, ki je posledica povišanja temperature telesa
molarna specifična toplota
Molarna specifična toplota izraža količino specifične toplote snovi v Krt, za razliko od specifične toplote, kjer je količina snovi izražena v kilogramih. Ker delamo z molekulami, katerih velikost je majhna, je ugodneje njihovo količino izraziti v molih kot v kilogramih ali drugih enotah.
\(1\ mol=6,02\krat{10}^{23}\ enote\ elementarne\ od\ katere koli\ snovi\)
Na primer, 1 mol aluminija je enak \(6,02\krat{10}^{23}\) atomi aluminija.
Formula za izračun molarne specifične toplote je enaka tisti, ki se uporablja za izračun specifične toplote, vendar se razlikujeta v merski enoti – za molsko specifično toploto uporabite \(cal/mol\bullet°C\).
Latentna toplota in občutna toplota
Toploto lahko razvrstimo kot latentno ali občutljivo. Glej spodaj.
→ latentna toplota
O latentna toplota je to potrebno za spremembo agregatnega stanja snovi, ne da bi zvišali njeno temperaturo. Lahko se izračuna po formuli:
\(Q=m\krogla L\)
Q → količina toplote, merjena v Joule [J] ali kalorije [cal] .
m → masa, merjena v kilogramih [kg] ali gramih [g] .
L → latentna toplota, merjena v \([J/kg]\) oz \([cal/g]\).
→ razumno toploto
Čutna toplota je toplota, potrebna za spremembo temperature snovi, ne da bi spremenili njeno agregatno stanje. Lahko se izračuna po formuli:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
Q → količina toplote, merjena v Joule [J] ali kalorije [cal] .
m → masa, merjena v kilogramih [kg] ali gramih [g].
ç → specifična toplota, merjena v \([J/(kg\metla K)]\) oz \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → temperaturna sprememba, merjena v Kelvinih [K] ali Celzijih [°C].
Rešene vaje na specifično toploto
Vprašanje 1
(UFPR) Za segrevanje 500 g določene snovi od 20 °C do 70 °C je bilo potrebnih 4000 kalorij. Toplotna zmogljivost in specifična toplota sta:
A) 8 cal/°C in 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C in 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C in 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C in 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C in 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Resolucija:
Alternativa B
Vrednost toplotne zmogljivosti bomo našli po formuli:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Na koncu izračunamo vrednost specifične toplote:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
vprašanje 2
(PUC-RS) Homogeno telo A, mase 200 g, spremeni svojo temperaturo z 20 °C na 50 °C, ko prejme 1200 kalorij iz toplotnega vira. Med celotnim ogrevanjem telo A ostane v trdni fazi. Drugo homogeno telo B, sestavljeno iz iste snovi kot telo A, ima dvakrat večjo maso. Kakšna je v cal/g°C specifična toplota snovi B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Resolucija:
Alternativa B
Specifično toploto materiala A bomo izračunali po formuli občutljive toplote:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ cal/g°C\)
Specifična toplota telesa B bo imela enako vrednost kot specifična toplota telesa A, saj so sestavljena iz iste snovi.
Avtor: Pâmella Raphaella Melo
Učitelj fizike
vir: brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm