specifik värme är mängden värme nödvändigt för att det ska vara möjligt att variera temperaturen på ett ämne eller ett material med 1 °C. Den är proportionell mot mängden värme som tas emot eller doneras av ämnet och kan beräknas med hjälp av en formel som involverar värme, massa och temperatur.
Veta mer: Absolut noll - den lägsta teoretiska temperaturen en kropp kan nå
Specifik värme sammanfattning
Specifik värme är den mängd värme som krävs för att ändra temperaturen på ett ämne eller ett material med 1 °C.
Några faktorer som påverkar specifik värme är: intermolekylära krafter, föroreningar i ämnen, molmassa och frihetsgrader.
Specifik värme kan hittas genom förhållandet mellan värmekapaciteten och ämnets massa.
Molär specifik värme är mängden värme per mol ämne som krävs för att ändra temperaturen på ett ämne med 1°C.
Latent värme är den värme som krävs för att ändra ett ämnes fysiska tillstånd utan att höja dess temperatur.
Känslig värme är den värme som krävs för att ändra temperaturen på ett ämne utan att ändra dess fysiska tillstånd.
Vad är specifik värme?
specifik värme är mängden Värmeenergi tillförs ett ämne så att dess temperatur varierar med 1 °C. Alla vätskor, fasta ämnen och gaser har en specifik värme för sig som kännetecknar deras beteende när de utsätts för en värmekälla.
denna värme är proportionell mot den som tillhandahålls av ämnet, så om vi ökar den specifika värmen kommer också mängden värme som behövs för att ämnet ska ändra sin temperatur att öka.
Till exempel den specifika värmen av aluminium är från \(0,215\ cal/g\bullet°C\), medan vatten är \(1\cal/g\bullet°C\), vilket innebär att vatten behöver ta emot mer värme än aluminium för att höja sin temperatur. Vatten kommer också att förlora värme lättare än aluminium.
Specifikt värmebord
Specifik värme indikerar den exakta värmen för ett ämne att variera med 1 °C, och kan genomgå en ökning eller minskning av dess temperatur. I tabellen nedan kan vi se de specifika värmevärdena för olika ämnen och material.
ämne eller material |
specifik värme (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
Stål |
0,1 |
färskvatten |
1 |
Saltvatten |
0,93 |
Etanol |
0,58 |
Aluminium |
0,215 |
Luft |
0,24 |
Sand |
0,2 |
Kol |
0,12 |
Leda |
0,0305 |
Koppar |
0,0923 |
Etanol |
0,58 |
Järn |
0,11 |
Is (-10°C) |
0,53 |
Granit |
0,19 |
Väte |
3,4 |
Mässing |
0,092 |
Trä |
0,42 |
Merkurius |
0,033 |
Kväve |
0,25 |
Guld |
0,03 |
Syre |
0,22 |
Silver |
0,0564 |
Volfram |
0,0321 |
Glas |
0,2 |
Specifik värmeformel
Vi kan beräkna den specifika värmen med hjälp av formeln för mängden värme, representerad nedan:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → specifik värme, mätt i \([J/(kg\kula K)]\) eller \([cal/g\bullet°C]\).
F → mängd värme, mätt i Joule [J] eller kalorier [cal].
m → massa, mätt i kilogram [kg] eller gram [g].
\(∆T \) → temperaturvariation, mätt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
DE temperaturvariation kan beräknas med följande formel:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → temperaturvariation, mätt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
\(T_f \) → slutlig temperatur, mätt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
\(Du\) → initial temperatur, mätt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
Viktig: Även om ovanstående kvantiteter mäts i Joule, kilogram och Kelvin i International System of Units (JA), är det vanligare att använda kalorier, gram och Celsius. Det är möjligt att konvertera kalori till Joule, med tanke på att 1 cal motsvarar 4,186 J.
För att omvandla gram till kilogram, kom bara ihåg att 1 g är lika med 0,001 kg. Dessutom, för att omvandla Celsius till Kelvin, lägg bara till temperaturen på Celsius värdet på 273,15, det vill säga 100 °C = 373,15 K.
Hur beräknar man specifik värme?
Specifik värme kan beräknas med hjälp av formeln som relaterar den till mängden värme, massa och temperatur hos ämnet eller materialet.
Exempel:
Vad är den specifika värmen för ett föremål med en massa på 100 g som fick 1000 cal och hade sin temperatur varierad med 15 °C tills den nådde 35 °C?
Upplösning:
som alla mätenheter är i sin vanligaste form, finns det inget behov av konvertering. Vi kommer att använda formeln för specifik värme, som involverar värme, massa och temperatur:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Genom att ersätta de värden som anges i uttalandet har vi:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Därför är objektets specifika värme\(0,5\cal/g\bullet°C\).
Faktorer som påverkar specifik värme
Det finns några faktorer som kan påverka specifika värmevariationer. Se nedan.
intermolekylära krafter: Den specifika värmen varierar i proportion till molekylens intermolekylära styrka, och ju större bindningen är, desto större energi krävs för att bryta den. Typiskt är molekyler som innehåller vätebindningar de som innehåller höga värden av specifik värme.
Föroreningar: Den specifika värmen kan variera med mängden föroreningar i materialet, även om dessa föroreningar är nödvändiga för bildningen av materialet.
Molar massa: Den specifika värmen kan också variera beroende på ämnets molmassa.
Grader av frihet: Den molära specifika värmen, som vi studerade i Termodynamik, varierar beroende på graden av frihet för en molekyl. Kortfattat handlar det om en molekyls rörelsefrihet, och den kan ha translations-, rotations- och oscillationsrörelser.
Specifik värme och värmekapacitet
Även kallad värmekapacitet, värmekapacitet är en proportionalitetskonstant som relaterar värmen som tas emot eller förloras av en kropp till dess temperaturvariation. Det är möjligt att beräkna den specifika värmen genom värmekapaciteten och massan av ämnet eller materialet med formeln:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → specifik värme, mätt i \([J/kg\kula K]\) eller \([cal/g\bullet°C]\).
Ç → värmekapacitet, mätt i \([J/K]\) eller \([kal/°C]\).
m → massa, mätt i kilogram [kg] eller gram [g].
Vet också: Termisk expansion av fasta ämnen - fenomenet som är ett resultat av ökningen av temperaturen i en kropp
molär specifik värme
Den molära specifika värmen uttrycker mängden specifik värme av ett ämne i mol, till skillnad från specifik värme, där mängden ämne uttrycks i kilogram. Eftersom vi arbetar med molekyler, vars storlek är liten, är det mer fördelaktigt att uttrycka deras kvantitet i mol än i kilogram eller andra enheter.
\(1\ mol=6,02\ gånger{10}^{23}\ enheter\ elementär\ av\ något\ ämne\)
Till exempel motsvarar 1 mol aluminium \(6,02\ gånger{10}^{23}\) aluminiumatomer.
Formeln för att beräkna den molära specifika värmen är densamma som den som används för att beräkna den specifika värmen, men de skiljer sig åt i måttenheten - för den molära specifika värmen, använd \(cal/mol\bullet°C\).
Latent värme och vettig värme
Värme kan klassificeras som latent eller känslig. Se nedan.
→ latent värme
O latent värme är det nödvändigt för att ändra ett ämnes fysiska tillstånd utan att höja dess temperatur. Det kan beräknas med formeln:
\(Q=m\bullet L\)
F → mängd värme, mätt i Joule [J] eller kalorier [cal] .
m → massa, mätt i kilogram [kg] eller gram [g] .
L → latent värme, mätt i \([J/kg]\) eller \([cal/g]\).
→ kännbart värme
Känslig värme är den värme som krävs för att ändra temperaturen på ett ämne utan att ändra dess fysiska tillstånd. Det kan beräknas med formeln:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
F → mängd värme, mätt i Joule [J] eller kalorier [cal] .
m → massa, mätt i kilogram [kg] eller gram [g].
ç → specifik värme, mätt i \([J/(kg\kula K)]\) eller \([cal/g\bullet°C]\).
∆T → temperaturvariation, mätt i Kelvin [K] eller Celsius [°C].
Lösta övningar på specifikt värme
fråga 1
(UFPR) För att värma 500 g av ett visst ämne från 20 °C till 70 °C behövdes 4000 kalorier. Värmekapaciteten och specifik värme är respektive:
A) 8 kal/°C och 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
B) 80 cal/°C och 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
C) 90 cal/°C och 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
D) 95 cal/°C och 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 cal/°C och 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Upplösning:
Alternativ B
Vi hittar värdet på värmekapaciteten med formeln:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\cal/°C\)
Slutligen kommer vi att beräkna värdet på den specifika värmen:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
fråga 2
(PUC-RS) En homogen kropp A, med vikten 200 g, ändrar sin temperatur från 20 °C till 50 °C när den tar emot 1200 kalorier från en termisk källa. Under hela uppvärmningen förblir kropp A i den fasta fasen. En annan homogen kropp B, bestående av samma ämne som kropp A, har dubbelt sin massa. Vad, i cal/g°C, är den specifika värmen för ämnet i B?
A) 0,1
B) 0,2
C) 0,6
D) 0,8
E) 1.6
Upplösning:
Alternativ B
Vi kommer att beräkna den specifika värmen för material A med hjälp av den förnuftiga värmeformeln:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ kal/g°C\)
Den specifika värmen i kropp B kommer att ha samma värde som den specifika värmen i kropp A, eftersom de är uppbyggda av samma ämne.
Av Pâmella Raphaella Melo
Fysikalärare
Källa: Brasilien skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm
