ความร้อนจำเพาะ มันคืออะไร ตาราง สูตร

ความร้อนจำเพาะ คือปริมาณของ ความร้อน จำเป็นเพื่อให้สามารถเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารหรือวัสดุได้ 1 °C เป็นสัดส่วนกับปริมาณความร้อนที่ได้รับหรือบริจาคจากสาร และสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับความร้อน มวล และอุณหภูมิ

เรียนรู้เพิ่มเติม: ศูนย์สัมบูรณ์ — อุณหภูมิทางทฤษฎีต่ำสุดที่ร่างกายสามารถเข้าถึงได้

หัวข้อในบทความนี้

• 1 - สรุปความร้อนจำเพาะ
• 2 - ความร้อนจำเพาะคืออะไร?
• 3 - ตารางความร้อนจำเพาะ
• 4 - สูตรความร้อนจำเพาะ
• 5 - วิธีการคำนวณความร้อนจำเพาะ?
• 6 - ปัจจัยที่ส่งผลต่อความร้อนจำเพาะ
• 7 - ความจุความร้อนและความร้อนจำเพาะ
• 8 - ความร้อนจำเพาะของฟันกราม
• 9 - ความร้อนแฝงและความร้อนที่สัมผัสได้
  • → ความร้อนแฝง
  • → ความร้อนที่เหมาะสม
• 10 - แก้ไขการออกกำลังกายด้วยความร้อนจำเพาะ

สรุปความร้อนจำเพาะ

• ความร้อนจำเพาะคือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนอุณหภูมิของสารหรือวัสดุ 1 °C

• ปัจจัยบางประการที่ส่งผลต่อความร้อนจำเพาะ ได้แก่ แรงระหว่างโมเลกุล สิ่งเจือปนในสาร มวลโมลาร์ และองศาอิสระ

• ความร้อนจำเพาะสามารถหาได้จากความสัมพันธ์ระหว่างความจุความร้อนกับมวลของสาร

• ความร้อนจำเพาะต่อโมลคือปริมาณความร้อนต่อโมลของสารที่จำเป็นในการเปลี่ยนอุณหภูมิของสาร 1°C

• ความร้อนแฝงคือความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนสถานะทางกายภาพของสารโดยไม่ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

• ความร้อนที่สัมผัสได้คือความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนอุณหภูมิของสารโดยไม่ทำให้สถานะทางกายภาพของสารเปลี่ยนแปลง

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

ความร้อนจำเพาะคืออะไร?

ความร้อนจำเพาะคือ ปริมาณของ พลังงานความร้อน จ่ายให้กับสารเพื่อให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป 1 °C. ของเหลว ของแข็ง และก๊าซทั้งหมดมีความร้อนจำเพาะสำหรับพวกมัน ซึ่งบ่งบอกถึงพฤติกรรมของพวกมันเมื่ออยู่ภายใต้แหล่งความร้อน

ความร้อนนี้ เป็นสัดส่วนกับที่สารให้มาดังนั้นหากเราเพิ่มความร้อนจำเพาะ ปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับสารในการเปลี่ยนอุณหภูมิของสารก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

ตัวอย่างเช่น ความร้อนจำเพาะของ อลูมิเนียมมาจาก \(0.215\ แคล/g\bullet°C\)ในขณะที่น้ำคือ \(1\cal/g\bullet°C\)ซึ่งหมายความว่าน้ำต้องการความร้อนมากกว่าอลูมิเนียมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ น้ำจะสูญเสียความร้อนได้ง่ายกว่าอลูมิเนียม

ตารางความร้อนจำเพาะ

ความร้อนจำเพาะบ่งชี้ความร้อนที่แม่นยำสำหรับสารที่จะแปรผัน 1 °C และอาจได้รับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง ในตารางด้านล่าง เราจะเห็นค่าความร้อนจำเพาะของสารและวัสดุต่างๆ

สารหรือวัสดุ	ความร้อนจำเพาะ (\({cal}/{g}\bullet°C\))
เหล็ก	0,1
น้ำจืด	1
น้ำเค็ม	0,93
เอทิลแอลกอฮอล์	0,58
อลูมิเนียม	0,215
อากาศ	0,24
ทราย	0,2
คาร์บอน	0,12
ตะกั่ว	0,0305
ทองแดง	0,0923
เอทานอล	0,58
เหล็ก	0,11
น้ำแข็ง (-10°C)	0,53
หินแกรนิต	0,19
ไฮโดรเจน	3,4
ทองเหลือง	0,092
ไม้	0,42
ปรอท	0,033
ไนโตรเจน	0,25
ทอง	0,03
ออกซิเจน	0,22
เงิน	0,0564
ทังสเตน	0,0321
กระจก	0,2

สูตรความร้อนจำเพาะ

เราสามารถคำนวณความร้อนจำเพาะโดยใช้สูตรสำหรับปริมาณความร้อนที่แสดงด้านล่าง:

\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)

• ค → ความร้อนจำเพาะ วัดเป็น \([J/(กก.\กระสุน K)]\) หรือ \([cal/g\bullet°C]\).

• คิว → ปริมาณความร้อน วัดเป็นจูล [J] หรือแคลอรี [แคลอรี]

• ม → มวล วัดเป็นกิโลกรัม [กก.] หรือกรัม [ก.]

• \(∆T \) → ความแปรผันของอุณหภูมิ วัดเป็นเคลวิน [K] หรือเซลเซียส [°C]

เธ ความแปรผันของอุณหภูมิ สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

\(∆T=T_f-T_i\)

• \(∆T\) → ความแปรผันของอุณหภูมิ วัดเป็นเคลวิน [K] หรือเซลเซียส [°C]

• \(T_f \) → อุณหภูมิสุดท้าย วัดเป็นเคลวิน [K] หรือเซลเซียส [°C]

• \(คุณ\) → อุณหภูมิเริ่มต้น วัดเป็นเคลวิน [K] หรือเซลเซียส [°C]

สำคัญ: แม้ว่าปริมาณข้างต้นจะวัดเป็นจูล กิโลกรัม และเคลวินในระบบหน่วยสากล (ใช่) เป็นเรื่องปกติที่จะใช้แคลอรี่ กรัม และเซลเซียส เป็นไปได้ที่จะแปลงแคลอรี่เป็นจูลโดยพิจารณาว่า 1 แคลเท่ากับ 4.186 J.

หากต้องการแปลงกรัมเป็นกิโลกรัม จำไว้ว่า 1 กรัม เท่ากับ 0.001 กิโลกรัม นอกจากนี้ หากต้องการแปลงเซลเซียสเป็นเคลวิน เพียงแค่บวกอุณหภูมิเซลเซียสเป็นค่า 273.15 นั่นคือ 100 °C = 373.15 K

วิธีการคำนวณความร้อนจำเพาะ?

ความร้อนจำเพาะสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับปริมาณความร้อน มวล และอุณหภูมิของสารหรือวัสดุ

• ตัวอย่าง:

ความร้อนจำเพาะของวัตถุที่มีมวล 100 กรัมซึ่งได้รับ 1,000 แคลอรีและมีอุณหภูมิแปรผัน 15 °C จนถึง 35 °C คืออะไร?

ปณิธาน:

ชอบทั้งหมด หน่วยวัด อยู่ในรูปแบบทั่วไป ไม่จำเป็นต้องมีการแปลง เราจะใช้สูตรความร้อนจำเพาะซึ่งเกี่ยวข้องกับความร้อน มวล และอุณหภูมิ:

\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)

\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)

แทนที่ค่าที่ระบุในคำสั่ง เรามี:

\(c=\frac{1000}{101}100\bullet (35-15)}\)

\(c=\frac{1000}{101}100\bullet (20)}\)

\(c=\frac{1000}{2000}\)

\(c=0.5\)

ดังนั้น ความร้อนจำเพาะของวัตถุคือ\(0.5\cal/g\bullet°C\).

ปัจจัยที่มีผลต่อความร้อนจำเพาะ

มีปัจจัยบางประการที่อาจส่งผลต่อความแปรผันของความร้อนจำเพาะ ดูด้านล่าง

• แรงระหว่างโมเลกุล: ความร้อนจำเพาะจะแปรผันตามสัดส่วนของความแข็งแรงระหว่างโมเลกุลของโมเลกุล และยิ่งพันธะมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งต้องใช้ในการแตกสลายมากขึ้นเท่านั้น โดยปกติโมเลกุลที่มีพันธะไฮโดรเจนคือโมเลกุลที่มีค่าความร้อนจำเพาะสูง

• สิ่งเจือปน: ความร้อนจำเพาะอาจแตกต่างกันไปตามปริมาณของสิ่งเจือปนในวัสดุ แม้ว่าสิ่งเจือปนเหล่านี้จะจำเป็นสำหรับการก่อตัวของวัสดุก็ตาม

• มวลกราม: ความร้อนจำเพาะอาจแตกต่างกันไปตามมวลโมลของสาร

• ระดับความอิสระ: ความร้อนจำเพาะของฟันกรามที่เราศึกษาใน อุณหพลศาสตร์แตกต่างกันไปตามระดับความอิสระของโมเลกุล โดยสังเขป มันคืออิสระในการเคลื่อนที่ของโมเลกุล และสามารถมีการแปล การหมุน และการสั่นได้

ความจุความร้อนและความร้อนจำเพาะ

ความจุความร้อนเรียกอีกอย่างว่าความจุความร้อนเป็นค่าคงที่ตามสัดส่วนที่เกี่ยวข้องกับความร้อนที่ร่างกายได้รับหรือสูญเสียไปกับการแปรผันของอุณหภูมิ เป็นไปได้ที่จะคำนวณความร้อนจำเพาะผ่านความจุความร้อนและมวลของสารหรือวัสดุด้วยสูตร:

\(c=\frac{C}{m}\)

• ค → ความร้อนจำเพาะ วัดเป็น \([J/kg\bullet K]\) หรือ \([cal/g\bullet°C]\).

• ค → ความจุความร้อน วัดเป็น \([J/K]\) หรือ \([แคล/°C]\).

• ม → มวล วัดเป็นกิโลกรัม [กก.] หรือกรัม [ก.]

ยังรู้: การขยายตัวทางความร้อนของของแข็ง — ปรากฏการณ์ที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของร่างกาย

ความร้อนจำเพาะของฟันกราม

ความร้อนจำเพาะของฟันกราม แสดงปริมาณความร้อนจำเพาะของสารใน ตุ่นซึ่งแตกต่างจากความร้อนจำเพาะซึ่งปริมาณของสารแสดงเป็นกิโลกรัม เนื่องจากเราทำงานกับโมเลกุล ซึ่งมีขนาดที่เล็ก การแสดงปริมาณเป็นโมลจึงมีประโยชน์มากกว่าในหน่วยกิโลกรัมหรือหน่วยอื่นๆ

\(1\ mol=6.02\times{10}^{23}\ units\ elementary\ of\ any\ substance\)

ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียม 1 โมล มีค่าเท่ากับ \(6.02\ครั้ง{10}^{23}\) อะตอมอลูมิเนียม

สูตรคำนวณความร้อนจำเพาะของโมลาร์เหมือนกับสูตรคำนวณความร้อนจำเพาะ แต่มีหน่วยวัดต่างกัน สำหรับความร้อนจำเพาะของโมลาร์ ให้ใช้ \(cal/mol\bullet°C\).

ความร้อนแฝงและความร้อนที่รับรู้ได้

ความร้อนสามารถจำแนกได้เป็น แฝงหรืออ่อนไหว. ดูด้านล่าง

→ ความร้อนแฝง

อู๋ ความร้อนแฝง คือความจำเป็นในการเปลี่ยนสถานะทางกายภาพของสารโดยไม่ทำให้อุณหภูมิของสารสูงขึ้น สามารถคำนวณได้จากสูตร:

\(Q=m\bullet L\)

• คิว → ปริมาณความร้อน วัดเป็นจูล [J] หรือแคลอรี [แคลอรี]

• ม → มวล วัดเป็นกิโลกรัม [กก.] หรือกรัม [ก.] .

• หลี่ → ความร้อนแฝง วัดเป็น \([J/กก.]\) หรือ \([แคล/กรัม]\).

→ ความร้อนที่เหมาะสม

ความร้อนที่รับรู้ได้คือความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนอุณหภูมิของสารโดยไม่ทำให้สถานะทางกายภาพของสารเปลี่ยนแปลง สามารถคำนวณได้จากสูตร:

\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)

• คิว → ปริมาณความร้อน วัดเป็นจูล [J] หรือแคลอรี [แคลอรี]

• ม → มวล วัดเป็นกิโลกรัม [กก.] หรือกรัม [ก.]

• ค → ความร้อนจำเพาะ วัดเป็น \([J/(กก.\กระสุน K)]\) หรือ \([cal/g\bullet°C]\).

• ∆T → ความแปรผันของอุณหภูมิ วัดเป็นเคลวิน [K] หรือเซลเซียส [°C]

แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับความร้อนจำเพาะ

คำถามที่ 1

(UFPR) เพื่อให้ความร้อนแก่สารบางชนิด 500 กรัมจาก 20 °C ถึง 70 °C ต้องใช้ 4000 แคลอรี ความจุความร้อนและความร้อนจำเพาะตามลำดับ:

A) 8 cal/°C และ 0.08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)

B) 80 แคลอรี/°C และ 0.16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)

C) 90 แคลอรี/°C และ 0.09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)

D) 95 cal/°C และ 0.15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)

E) 120 cal/°C และ 0.12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)

ปณิธาน:

ทางเลือก B

เราจะหาค่าความจุความร้อนโดยใช้สูตรดังนี้

\(C=\frac{Q}{∆T}\)

\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)

\(C=\frac{4000\cal}{50}\)

\(C=80\cal/°C\)

สุดท้าย เราจะคำนวณค่าความร้อนจำเพาะ:

\(4000=500\bullet c\bullet50\)

\(4000=25000\กระสุน c\)

\(\frac{4000}{25000}=c\)

\(0.16\frac{cal}{g °C}=c\)

คำถาม2

(PUC-RS) วัตถุ A ที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งมีมวล 200 กรัม เปลี่ยนอุณหภูมิจาก 20 °C เป็น 50 °C เมื่อได้รับ 1200 แคลอรีจากแหล่งความร้อน ระหว่างการวอร์มอัพทั้งหมด ร่างกาย A จะยังคงอยู่ในสถานะของแข็ง วัตถุที่เป็นเนื้อเดียวกันอีกตัว B ซึ่งประกอบด้วยสารเดียวกันกับร่างกาย A มีมวลเป็นสองเท่า อะไรคือความร้อนจำเพาะของสาร B ในหน่วย cal/g°C?

ก) 0.1

ข) 0.2

ค) 0.6

ง) 0.8

จ) 1.6

ปณิธาน:

ทางเลือก B

เราจะคำนวณความร้อนจำเพาะของวัสดุ A โดยใช้สูตรความร้อนที่สมเหตุสมผล:

\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)

\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)

\(1200=200\กระสุน c\bullet30\)

\(1200=6000\กระสุน c\)

\(c=\frac{1200}{6000}\)

\(c=0.2\ แคล/g°C\)

ความร้อนจำเพาะของร่างกาย B จะมีค่าเท่ากับความร้อนจำเพาะของวัตถุ A เนื่องจากประกอบด้วยสารชนิดเดียวกัน

โดย Pâmella Raphaella Melo
ครูฟิสิกส์