специфична топлота је износ од топлота неопходно да би се температура неке супстанце или материјала могла променити за 1 °Ц. Она је пропорционална количини топлоте коју прима или донира супстанца и може се израчунати коришћењем формуле која укључује топлоту, масу и температуру.
Знате више: Апсолутна нула — најнижа теоретска температура коју тело може да достигне
Резиме специфичне топлоте
Специфична топлота је количина топлоте потребна да се температура супстанце или материјала промени за 1 °Ц.
Неки фактори који утичу на специфичну топлоту су: међумолекулске силе, нечистоће у супстанцама, моларна маса и степени слободе.
Специфична топлота се може наћи кроз однос између топлотног капацитета и масе супстанце.
Моларна специфична топлота је количина топлоте по молу супстанце потребна да се температура неке супстанце промени за 1°Ц.
Латентна топлота је топлота неопходна за промену физичког стања супстанце без повећања њене температуре.
Осетна топлота је топлота неопходна за промену температуре супстанце без промене њеног физичког стања.
Шта је специфична топлота?
специфична топлота је количина Топлотна енергија доведен до супстанце тако да њена температура варира за 1 °Ц. Све течности, чврсте материје и гасови имају за себе специфичну топлоту која карактерише њихово понашање када су изложени извору топлоте.
ову врућину је пропорционалан ономе што га обезбеђује супстанца, па ако повећамо специфичну топлоту, повећаће се и количина топлоте која је потребна да би супстанца променила температуру.
На пример, специфична топлота алуминијум је из \(0,215\ цал/г\метак°Ц\), док је вода \(1\цал/г\буллет°Ц\), што значи да вода треба да прими више топлоте од алуминијума да би повећала своју температуру. Вода ће такође лакше губити топлоту од алуминијума.
Табела специфичне топлоте
Специфична топлота означава прецизну топлоту за супстанцу која варира за 1 °Ц, и може бити подвргнута повећању или смањењу температуре. У табели испод можемо видети специфичне топлотне вредности различитих супстанци и материјала.
материја или материјал |
специфична топлота (\({цал}/{г}\буллет°Ц\)) |
Челик |
0,1 |
свежа вода |
1 |
Слана вода |
0,93 |
Етил алкохол |
0,58 |
Алуминијум |
0,215 |
Ваздух |
0,24 |
Песак |
0,2 |
Царбон |
0,12 |
Олово |
0,0305 |
Бакар |
0,0923 |
Етанол |
0,58 |
Гвожђе |
0,11 |
лед (-10°Ц) |
0,53 |
Гранит |
0,19 |
Водоник |
3,4 |
Месинг |
0,092 |
Дрво |
0,42 |
Меркур |
0,033 |
Азот |
0,25 |
Злато |
0,03 |
Кисеоник |
0,22 |
Сребро |
0,0564 |
Тунгстен |
0,0321 |
стакло |
0,2 |
Формула специфичне топлоте
Можемо израчунати специфичну топлоту користећи формулу за количину топлоте, приказану у наставку:
\(ц=\фрац{К}{м∙∆Т}\)
ц → специфична топлота, мерена у \([Ј/(кг\метак К)]\) или \([цал/г\буллет°Ц]\).
П → количина топлоте, мерена у џулима [Ј] или калоријама [кал].
м → маса, мерена у килограмима [кг] или грамима [г].
\(∆Т \) → варијација температуре, мерена у Келвинима [К] или Целзијусима [°Ц].
ТХЕ варијација температуре може се израчунати коришћењем следеће формуле:
\(∆Т=Т_ф-Т_и\)
\(∆Т\) → варијација температуре, мерена у Келвинима [К] или Целзијусима [°Ц].
\(Т_ф \) → коначна температура, мерена у Келвинима [К] или Целзијусима [°Ц].
\(Ти\) → почетна температура, мерена у Келвинима [К] или Целзијусима [°Ц].
Важно: Иако се горе наведене количине мере у џулима, килограмима и келвинима у Међународном систему јединица (ДА), чешће се користи калорија, грам и Целзијус. Могуће је претворити калорију у џул, с обзиром да је 1 кал еквивалентан 4,186 Ј.
Да бисте граме претворили у килограме, само запамтите да је 1 г једнак 0,001 кг. Поред тога, да бисте претворили Целзијус у Келвин, само додајте температури Целзијуса вредност од 273,15, односно 100 °Ц = 373,15 К.
Како израчунати специфичну топлоту?
Специфична топлота се може израчунати помоћу формуле која је повезује са количином топлоте, масом и температуром супстанце или материјала.
Пример:
Колика је специфична топлота предмета масе 100 г који је примио 1000 цал и коме је температура варирала за 15 °Ц док није достигла 35 °Ц?
Резолуција:
као и сви мерне јединице су у свом најчешћем облику, нема потребе за конверзијом. Користићемо формулу за специфичну топлоту, која укључује топлоту, масу и температуру:
\(ц=\фрац{К}{м∙∆Т}\)
\(ц=\фрац{К}{м\буллет (Т_ф-Т_и)}\)
Заменивши вредности дате у изјави, имамо:
\(ц=\фрац{1000}{100\буллет (35-15)}\)
\(ц=\фрац{1000}{100\буллет (20)}\)
\(ц=\фрац{1000}{2000}\)
\(ц=0,5\)
Дакле, специфична топлота објекта је\(0,5\цал/г\метак°Ц\).
Фактори који утичу на специфичну топлоту
Постоји неколико фактора који могу утицати на специфичне варијације топлоте. Види доле.
Међумолекуларне снаге: Специфична топлота варира пропорционално интермолекулској јачини молекула, и што је веза већа, то је већа енергија потребна за њено разбијање. Типично, молекули који садрже водоничне везе су они који садрже високе вредности специфичне топлоте.
нечистоће: Специфична топлота може варирати у зависности од количине нечистоћа у материјалу, иако су ове нечистоће неопходне за формирање материјала.
Моларна маса: Специфична топлота такође може да варира у зависности од моларне масе супстанце.
Степени слободе: Моларна специфична топлота, како смо проучавали у Термодинамика, варира у зависности од степена слободе молекула. Укратко, ради се о слободи кретања молекула, а он може имати транслациона, ротирајућа и осцилирајућа кретања.
Специфична топлота и топлотни капацитет
Такође се назива топлотни капацитет, топлотни капацитет је константа пропорционалности која повезује топлоту коју тело прими или изгуби са његовом температурном варијацијом. Могуће је израчунати специфичну топлоту кроз топлотни капацитет и масу супстанце или материјала са формулом:
\(ц=\фрац{Ц}{м}\)
ц → специфична топлота, мерена у \([Ј/кг\метак К]\) или \([цал/г\буллет°Ц]\).
Ц → топлотни капацитет, измерен у \([Ј/К]\) или \([кал/°Ц]\).
м → маса, мерена у килограмима [кг] или грамима [г].
Такође знајте: Топлотно ширење чврстих тела — појава која настаје услед повећања температуре тела
моларна специфична топлота
Моларна специфична топлота изражава количину специфичне топлоте супстанце у кртица, за разлику од специфичне топлоте, где се количина супстанце изражава у килограмима. Пошто радимо са молекулима чија је величина сићушна, корисније је изразити њихову количину у моловима него у килограмима или другим јединицама.
\(1\ мол=6,02\пута{10}^{23}\ јединице\ елементарне\ од\ било које\ супстанце\)
На пример, 1 мол алуминијума је еквивалентан \(6,02\пута{10}^{23}\) атоми алуминијума.
Формула за израчунавање моларне специфичне топлоте је иста као она која се користи за израчунавање специфичне топлоте, али се разликују у јединици мере — за моларну специфичну топлоту користите \(кал/мол\метак°Ц\).
Латентна топлота и осетљива топлота
Топлота се може класификовати као латентан или осетљив. Види доле.
→ латентна топлота
О латентна топлота да ли је то неопходно за промену физичког стања супстанце без подизања њене температуре. Може се израчунати по формули:
\(К=м\метак Л\)
П → количина топлоте, мерена у џулима [Ј] или калоријама [кал] .
м → маса, мерена у килограмима [кг] или грамима [г] .
Л → латентна топлота, мерена у \([Ј/кг]\) или \([кал/г]\).
→ осетљива топлота
Осетна топлота је топлота потребна за промену температуре супстанце без промене њеног физичког стања. Може се израчунати по формули:
\(К=м\метак ц\метак∆Т\)
П → количина топлоте, мерена у џулима [Ј] или калоријама [кал] .
м → маса, мерена у килограмима [кг] или грамима [г].
ц → специфична топлота, мерена у \([Ј/(кг\метак К)]\) или \([цал/г\буллет°Ц]\).
∆Т → варијација температуре, мерена у Келвинима [К] или Целзијусима [°Ц].
Решене вежбе на специфичној топлоти
Питање 1
(УФПР) За загревање 500 г одређене супстанце са 20 °Ц на 70 °Ц било је потребно 4000 калорија. Топлотни капацитет и специфична топлота су, респективно:
А) 8 цал/°Ц и 0,08 \(\фрац{цал}{г\ °Ц}\)
Б) 80 цал/°Ц и 0,16 \(\фрац{цал}{г\ °Ц}\)
Ц) 90 цал/°Ц и 0,09 \(\фрац{цал}{г\ °Ц}\)
Д) 95 цал/°Ц и 0,15 \(\фрац{цал}{г\ °Ц}\)
Е) 120 цал/°Ц и 0,12 \(\фрац{цал}{г\ °Ц}\)
Резолуција:
Алтернатива Б
Наћи ћемо вредност топлотног капацитета користећи формулу:
\(Ц=\фрац{К}{∆Т}\)
\(Ц=\фрац{4000\ }{70-20}\)
\(Ц=\фрац{4000\цал}{50}\)
\(Ц=80\цал/°Ц\)
На крају ћемо израчунати вредност специфичне топлоте:
\(4000=500\буллет ц\буллет50\)
\(4000=25000\буллет ц\)
\(\фрац{4000}{25000}=ц\)
\(0,16\фрац{цал}{г °Ц}=ц\)
питање 2
(ПУЦ-РС) Хомогено тело А, масе 200 г, мења температуру од 20 °Ц до 50 °Ц када добије 1200 калорија из термалног извора. Током целог загревања тело А остаје у чврстој фази. Друго хомогено тело Б, које се састоји од исте супстанце као тело А, има дупло већу масу. Колика је, у цал/г°Ц, специфична топлота супстанце Б?
А) 0.1
Б) 0.2
Ц) 0.6
Д) 0,8
Е) 1.6
Резолуција:
Алтернатива Б
Израчунаћемо специфичну топлоту материјала А користећи формулу осетљиве топлоте:
\(К=м\буллет ц\буллет\матхрм{\Делта Т}\)
\(1200=200\буллет ц\буллет (50-20)\)
\(1200=200\буллет ц\буллет30\)
\(1200=6000\буллет ц\)
\(ц=\фрац{1200}{6000}\)
\(ц=0,2\ цал/г°Ц\)
Специфична топлота тела Б имаће исту вредност као и специфична топлота тела А, пошто се састоје од исте супстанце.
Аутор Памела Рафаела Мело
наставник физике
Извор: Бразил школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm
