ความร้อนจำเพาะ: มันคืออะไร สูตรและแบบฝึกหัด

ความร้อนจำเพาะ (c) คือปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับปริมาณความร้อนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางความร้อน ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุแต่ละชนิด

ด้วยวิธีนี้ จะกำหนดปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลง 1 °C ของสาร 1 กรัม

ตารางความร้อนจำเพาะ

จำไว้ว่าสารแต่ละชนิดมีความร้อนจำเพาะ ตรวจสอบด้านล่างตารางที่มีสาร 15 ชนิดและค่าความร้อนจำเพาะของแต่ละรายการ

สาร	ความร้อนจำเพาะ (cal/g.ºC)
น้ำ	1 cal/g.°C
เอทิลแอลกอฮอล์	0.58 cal/g.°C
อลูมิเนียม	0.22 cal/g.°C
แอร์	0.24 cal/g.°C
ทราย	0.2 cal/g.°C
คาร์บอน	0.12 cal/g.°C°
ตะกั่ว	0.03 cal/g.°C
ทองแดง	0.09 cal/g.°C
เหล็ก	0.11 cal/g.°C
น้ำแข็ง	0.50 แคลอรี/กรัม°C
ไฮโดรเจน	3.4 cal/g.°C
ไม้	0.42 cal/g.°C°
ไนโตรเจน	0.25 cal/g.°C
ออกซิเจน	0.22 cal/g.°C
กระจก	0.16 cal/g.°C

ตามข้อมูลในตาราง น้ำมีความร้อนจำเพาะ 1 cal/g.ºC ซึ่งหมายความว่าพลังงานของมะนาว 1 ลูกจำเป็นต่อการเปลี่ยนแปลง 1 °C ในน้ำ 1 กรัม

สูตรความร้อนจำเพาะ

ในการคำนวณความร้อนจำเพาะของสารจะใช้สูตรต่อไปนี้:

c = Q/m. ΔT หรือ c = C/m

ที่ไหน

ค: ความร้อนจำเพาะ (cal/g°C or J/Kg. K)
คิว: ปริมาณความร้อน (มะนาวหรือเจ)
ม: มวล (g หรือ kg)
ΔT: ความแปรผันของอุณหภูมิ (°C หรือ K)
ค: ความจุความร้อน (cal/°C หรือ J/K)

instagram story viewer

ในระบบสากล (SI) ความร้อนจำเพาะมีหน่วยเป็น J/Kg K (จูลต่อกิโลกรัมและต่อเคลวิน) อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติมากที่จะวัดเป็น cal/g°C (แคลอรีต่อกรัมและต่อองศาเซลเซียส)

1 แคล = 4.186 J

ความร้อนกรามจำเพาะ

ความร้อนจำเพาะของโมลาร์หรือที่เรียกว่าความจุความร้อนของโมลาร์นั้นถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ระหว่างความจุความร้อนกับจำนวนโมลที่มีอยู่

ดังนั้น เมื่อความจุความร้อนของสารหนึ่งโมลของสารนั้นถูกเรียกว่า ความร้อนจำเพาะโมลาร์

ความจุความร้อนและความร้อนจำเพาะ

อีกแนวคิดหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับความร้อนจำเพาะก็คือของ ความจุความร้อน (ค).

ขนาดทางกายภาพนี้กำหนดโดยปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับร่างกายและความแปรผันของอุณหภูมิที่ได้รับ

สามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:

C = Q/ΔT

ที่ไหน

ค: ความจุความร้อน (cal/°C หรือ J/K)
คิว: ปริมาณความร้อน (มะนาวหรือเจ)
ΔT: ความแปรผันของอุณหภูมิ (°C หรือ K)

ตัวอย่าง: หากร่างกายได้รับพลังงาน 100 แคลอรีและอุณหภูมิแปรผัน 25 องศาเซลเซียส ความจุความร้อนของร่างกายจะอยู่ที่ 4 แคลอรี/°C เนื่องจาก

C = Q/ΔT
C = 100 แคลอรี / 25 °C
C = 4 แคลอรี/°C

ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป 1°C ร่างกายต้องได้รับ 4 แคลอรี

ความจุความร้อนและความร้อนจำเพาะสัมพันธ์กันผ่านสูตร:

c = C/m

ที่ไหน

ค: ความจุความร้อน (cal/°C หรือ J/K)
ม: มวล (g หรือ kg)
ค: ความร้อนจำเพาะ (cal/g°C or J/Kg. K)

หากในตัวอย่างที่ใช้เหนือร่างกายมีมวล 10 กรัม แสดงว่าความร้อนจำเพาะของมันคือ 0.4 cal/g.ºC เนื่องจาก

c = C/m
c = 4 แคลอรี/°C / 10 ก.
c = 0.4 cal/g.°C

ดังนั้น สาร 1 กรัมจึงต้องการ 0.4 cal เพื่อเปลี่ยนแปลง 1 °C จากอุณหภูมิของสาร

ความร้อนแฝงและความร้อนที่ละเอียดอ่อน

นอกจากความร้อนจำเพาะแล้ว ยังมีความร้อนในรูปแบบอื่นๆ ซึ่งมีความโดดเด่นดังต่อไปนี้:

ความร้อนแฝง (ล): สอดคล้องกับปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับหรือให้ ในกรณีนี้ อุณหภูมิของคุณยังคงเท่าเดิมในขณะที่สถานะทางกายภาพของคุณเปลี่ยนแปลง

ในระบบสากล (SI) ความร้อนแฝงมีหน่วยวัดเป็น J/Kg (จูลต่อกิโลกรัม) อย่างไรก็ตาม สามารถวัดเป็น cal/g (แคลอรีต่อกรัม) คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

คิว = ม. หลี่

ที่ไหน

คิว: ปริมาณความร้อน (มะนาวหรือเจ)
ม: มวล (g หรือ kg)
หลี่: ความร้อนแฝง (cal/g หรือ J/Kg)

บันทึก: ความร้อนแฝงไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิต่างจากความร้อนจำเพาะ เนื่องจากเมื่อสภาวะเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น ก้อนน้ำแข็งที่กำลังละลาย อุณหภูมิของน้ำในสถานะของแข็งและของเหลวจะเท่ากัน

ไวต่อความร้อน: สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกาย เช่น เมื่อเราให้ความร้อนกับแท่งโลหะ ในการทดลองนี้ อุณหภูมิของโลหะจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม สถานะทางกายภาพของโลหะ (ของแข็ง) จะไม่เปลี่ยนแปลง

คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

คิว = ม. ค. Δθ

คิว: ปริมาณความร้อนที่เหมาะสม (มะนาวหรือเจ)
ม: มวลกาย (g หรือ kg)
ค: ความร้อนจำเพาะของสาร (cal/g°C or J/Kg°C)
Δθ: ความแปรผันของอุณหภูมิ (°C หรือ K)

อ่านเกี่ยวกับ: การวัดปริมาณความร้อน

แบบฝึกหัดสอบเข้าพร้อมคำติชม

คำถามที่ 1

(แมคเคนซี) ในเช้าวันที่ท้องฟ้าเป็นสีฟ้า นักว่ายน้ำบนชายหาดสังเกตว่าทรายร้อนมากและน้ำทะเลเย็นมาก ตอนกลางคืน คนอาบน้ำคนเดียวกันนี้สังเกตว่าทรายบนชายหาดนุ่มและน้ำทะเลอุ่น ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า:

ก) ความหนาแน่นของน้ำทะเลน้อยกว่าทราย
b) ความร้อนจำเพาะของทรายน้อยกว่าความร้อนจำเพาะของน้ำ
c) ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของน้ำมากกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของทราย
ง) ความร้อนที่สะสมอยู่ในทรายในตอนกลางคืนจะกระจายสู่น้ำทะเล
จ) ความปั่นป่วนของน้ำทะเลทำให้ความเย็นช้าลง

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: b) ความร้อนจำเพาะของทรายน้อยกว่าความร้อนจำเพาะของน้ำ

ค่าความร้อนจำเพาะขึ้นอยู่กับสารที่ประกอบเป็นร่างกาย ในกรณีนี้ น้ำมีความร้อนจำเพาะสูงกว่าทราย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่มากขึ้นเพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิของน้ำ 1 กรัมให้มากกว่าทราย 1 กรัม

คำถาม2

(UFPR) ในการให้ความร้อนแก่สารบางชนิด 500 กรัม จาก 20°C ถึง 70°C ต้องใช้ 4000 แคลอรี ความจุความร้อนและความร้อนจำเพาะตามลำดับ:

a) 8 cal/°C และ 0.08 cal/g.°C
b) 80 แคลอรี/°C และ 0.16 แคลอรี/กรัม °C
c) 90 แคลอรี/°C และ 0.09 แคลอรี/กรัม °C
ง) 95 แคลอรี/°C และ 0.15 แคลอรี/กรัม °C
จ) 120 แคลอรี/ºC และ 0.12 แคลอรี/กรัม °C

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: b) 80 cal/ºC และ 0.16 cal/g °C

ความจุความร้อนคำนวณโดยใช้สูตร C = Q/Δθ และสัมพันธ์กับความร้อนจำเพาะทางคณิตศาสตร์โดย C = m.c

แทนที่ข้อมูลคำสั่งในสูตร เรามี:

ช่องว่าง C ตรง เท่ากับตัวเศษช่องว่าง ตรง Q ส่วนที่เพิ่มขึ้นส่วนเพิ่ม ตรง theta ปลายของช่องว่างเศษส่วนเท่ากับตัวเศษ 4000 พื้นที่ส่วนส่วน 70 ช่องว่างลบช่องว่าง 20 ของเศษส่วน เท่ากับตัวเศษช่องว่าง 4000 cal พื้นที่ส่วนเหนือตัวส่วน 50 ช่องว่าง º ตรง C จุดสิ้นสุดของเศษส่วนเท่ากับ 80 cal พื้นที่หารด้วย º ตรง C ตรง พื้นที่ C เท่ากับ พื้นที่ตรง m พื้นที่ ช่องว่าง ตรง c ช่องว่าง ลูกศรคู่ ไปทางขวา ตรง c ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง ตรง C เหนือเส้นตรง m เท่ากับตัวเศษ 80 พื้นที่ cal หารด้วย º ตรง C ส่วนส่วน 500 ช่องว่างตรง g จุดสิ้นสุดของเศษส่วน เท่ากับ 0 ลูกน้ำ 16 ช่องว่าง cal หารด้วยเส้นตรง g ช่องว่าง º ตรง C

คำถาม 3

(UFU) น้ำ 240 กรัม (ความร้อนจำเพาะเท่ากับ 1 cal/g°C) ถูกทำให้ร้อนโดยการดูดซับพลังงาน 200 W ในรูปของความร้อน เมื่อพิจารณาถึง 1 cal = 4 J ช่วงเวลาที่จำเป็นสำหรับน้ำปริมาณนี้เพื่อทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป 50 °C จะเป็นเท่าใด

ก) 1 นาที
ข) 3 นาที
ค) 2 นาที
ง) 4 นาที

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: ง) 4 นาที

ขั้นตอนที่ 1 คำนวณปริมาณความร้อน