Specifik värme (c) är en fysisk kvantitet som är relaterad till mängden värme som producerar en termisk variation, vilket är en egenskap hos varje material.
På detta sätt bestämmer den mängden värme som behövs för 1 ° C-variationen av 1 g av ämnet.
Specifik värmetabell
Kom ihåg att varje ämne har en specifik värme. Kontrollera nedanför en tabell med 15 ämnen och de specifika värmevärdena för var och en.
Ämne | Specifik värme (kal / g.ºC) |
---|---|
Vatten | 1 kal / g. ° C |
Etanol | 0,58 cal / g. ° C |
Aluminium | 0,22 cal / g. ° C |
Luft | 0,24 cal / g. ° C |
Sand | 0,2 cal / g. ° C |
Kol | 0,12 cal / g. ° C |
Leda | 0,03 cal / g. ° C |
Koppar | 0,09 cal / g. ° C |
Järn | 0,11 cal / g. ° C |
Is | 0,50 cal / g. ° C |
Väte | 3,4 cal / g. ° C |
trä | 0,42 cal / g. ° C |
Kväve | 0,25 cal / g. ° C |
Syre | 0,22 cal / g. ° C |
Glas | 0,16 cal / g. ° C |
Enligt uppgifterna i tabellen har vatten en specifik värme på 1 cal / g.ºC. Detta innebär att energin på 1 cal är nödvändig för en variation av 1 ° C i 1 g vatten.
Specifik värmeformel
För att beräkna ämnens specifika värme används följande formel:
c = Q / m. AT eller c = C / m
Var,
ç: specifik värme (cal / g ° C eller J / Kg. K)
F: mängd värme (kalk eller J)
m: massa (g eller kg)
AT: temperaturvariation (° C eller K)
Ç: värmekapacitet (cal / ° C eller J / K)
I det internationella systemet (SI) mäts specifik värme i J / Kg. K (Joule per kilogram och per Kelvin). Det är dock mycket vanligt att mätas i kal / g ° C (kalori per gram och per grad Celsius).
1 kal = 4,186 J
Specifik molär värme
Molspecifik värme, även kallad molär värmekapacitet, bestäms av sambandet mellan värmekapacitet och antalet närvarande mol.
När ett ämnes värmekapacitet ges till en mol av det ämnet kallas det således molspecifik värme.
Specifik värme- och termisk kapacitet
Ett annat koncept som är relaterat till specifik värme är det termisk kapacitet (Ç).
Denna fysiska storlek bestäms av mängden värme som tillförs en kropp och temperaturvariationen som den utsätts för.
Det kan beräknas med följande formel:
C = Q / AT
Var,
Ç: värmekapacitet (cal / ° C eller J / K)
F: mängd värme (kalk eller J)
AT: temperaturvariation (° C eller K)
Exempel: Om en kropp fick 100 cal och dess temperatur varierade med 25 ° C, är dess värmekapacitet 4 cal / ° C på grund av
C = Q / AT
C = 100 cal / 25 ° C
C = 4 cal / ° C
Detta innebär att kroppen behöver ta 4 kal för att variera 1 ° C från temperaturen.
Värmekapacitet och specifik värme är relaterade genom formeln:
c = C / m
Var,
Ç: värmekapacitet (cal / ° C eller J / K)
m: massa (g eller kg)
ç: specifik värme (cal / g ° C eller J / Kg. K)
Om kroppen i exemplet ovan har en massa på 10 gram, är dess specifika värme 0,4 cal / g.ºC, eftersom
c = C / m
c = 4 kal / ° C / 10 g
c = 0,4 cal / g. ° C
Därför behöver 1 gram av ämnet 0,4 kal för att variera 1 ° C från temperaturen.
Latent värme och känslig värme
Förutom specifik värme finns det andra former av värme, av vilka följande sticker ut:
latent värme (L): motsvarar mängden värme som tas emot eller ges av en kropp. I det här fallet förblir din temperatur densamma medan ditt fysiska tillstånd ändras.
I det internationella systemet (SI) mäts latent värme i J / Kg (Joule per kilogram), men det kan mätas i cal / g (kalori per gram). Den beräknas med följande formel:
Q = m. L
Var,
F: mängd värme (kalk eller J)
m: massa (g eller kg)
L: latent värme (cal / g eller J / Kg)
Notera: Till skillnad från specifik värme är latent inte temperaturberoende. Detta beror på att när tillståndsförändringar inträffar varierar temperaturen inte. Till exempel, en smält isbit, temperaturen i vatten i fast och flytande tillstånd är densamma.
Känslig värme: motsvarar en kropps temperaturvariation, till exempel när vi värmer en metallstång. I detta experiment ökar metallens temperatur, men dess fysiska tillstånd (fast) ändras inte.
Den beräknas med följande formel:
Q = m. ç. Δθ
F: mängd känslig värme (kalk eller J)
m: kroppsmassa (g eller kg)
ç: ämnets specifika värme (cal / g ° C eller J / Kg ° C)
Δθ: temperaturvariation (° C eller K)
Läs också om: Kalorimetri
Entréexamensövningar med feedback
fråga 1
(Mackenzie) På en morgon med blå himmel observerar en badare på stranden att sanden är mycket varm och havsvattnet är mycket kallt. På natten observerar samma badare att sanden på stranden är mjuk och havsvattnet är varmt. Det observerade fenomenet beror på att:
a) havsvattnets densitet är mindre än sandens.
b) sandens specifika värme är mindre än den specifika värmen på vatten.
c) den termiska expansionskoefficienten för vatten är större än den termiska expansionskoefficienten för sand.
d) värmen i sanden sprids på natten till havsvattnet.
e) omrörning av havsvatten saktar ner kylningen.
Rätt alternativ: b) Sandens specifika värme är mindre än vattenets specifika värme.
Värdet av specifik värme beror på ämnet som utgör kroppen. I detta fall har vatten en högre specifik värme än sand och därför behövs en större mängd värme för att variera temperaturen på 1 gram vatten än för 1 gram sand.
fråga 2
(UFPR) För att värma 500 g av ett visst ämne från 20 ° C till 70 ° C behövdes 4000 kalorier. Värmekapaciteten respektive den specifika värmen är:
a) 8 cal / ° C och 0,08 cal / g. ° C
b) 80 cal / ° C och 0,16 cal / g. ° C
c) 90 cal / ° C och 0,09 cal / g. ° C
d) 95 cal / ° C och 0,15 cal / g. ° C
e) 120 cal / ºC och 0,12 cal / g. ° C
Rätt alternativ: b) 80 cal / ºC och 0,16 cal / g. ° C
Värmekapaciteten beräknas med formeln C = Q / Δθ och är relaterad till specifik värme matematiskt med C = m.c
Att ersätta uttalandedata i formlerna har vi:
fråga 3
(UFU) 240 g vatten (specifik värme lika med 1 cal / g ° C) värms upp genom att absorbera 200 W effekt i form av värme. Med tanke på 1 cal = 4 J, kommer det tidsintervall som krävs för att denna mängd vatten ska variera temperaturen med 50 ° C att vara?
a) 1 min
b) 3 min
c) 2 min
d) 4 min
Rätt alternativ: d) 4 min
Första steget: beräkna mängden värme
Steg 2: Konvertera kalorier till Joule
1 kal - 4 J
12000 kal - x
x = 12000 kal. 4 J / 1 kal
x = 48 000 J
3: e steget: beräkna effekt
P = arbete / tid
200 W = 48 000 J / tid
tid = 48 000 J / 200 W
tid = 240 s
Steg 4: Konvertera sekunder till minuter
60 s - 1 min
240 s - y
y = 240 s. 1 min / 60 s
y = 4 min
Läs också:
- Värme och temperatur
- värmespridning
- Termisk balans