питома теплоємність це сума тепла необхідно для того, щоб можна було змінювати температуру речовини або матеріалу на 1 °C. Він пропорційний кількості тепла, отриманого або відданого речовиною, і може бути розрахований за допомогою формули, яка включає тепло, масу і температуру.
Дізнайтеся більше: Абсолютний нуль — найнижча теоретична температура, яку може досягти тіло
Підсумок питомої теплоти
Питома теплоємність — це кількість теплоти, необхідна для зміни температури речовини або матеріалу на 1 °C.
Деякі фактори, що впливають на питому теплоємність: міжмолекулярні сили, домішки в речовинах, молярна маса і ступені свободи.
Питому теплоємність можна знайти через співвідношення між теплоємністю і масою речовини.
Молярна питома теплоємність — це кількість теплоти на моль речовини, необхідна для зміни температури речовини на 1°C.
Прихована теплота - це теплота, необхідна для зміни агрегатного стану речовини без підвищення її температури.
Відчутна теплота — це теплота, необхідна для зміни температури речовини без зміни її агрегатного стану.
Що таке питома теплоємність?
питома теплоємність кількість Термальна енергія подається до речовини так, що її температура змінюється на 1 °C. Усі рідини, тверді тіла та гази мають для них питому теплоємність, що характеризує їх поведінку під час дії джерела тепла.
це тепло пропорційна тому, що забезпечує речовина, тож якщо збільшити теплоємність, то кількість теплоти, необхідна речовині для зміни температури, також збільшиться.
Наприклад, питома теплоємність алюміній з \(0,215\ кал/г\куля°C\), тоді як вода є \(1\кал/г\bullet°C\), що означає, що вода повинна отримувати більше тепла, ніж алюміній, щоб підвищити свою температуру. Вода також втрачає тепло легше, ніж алюміній.
Таблиця питомої теплоємності
Питома теплоємність вказує на точну теплоємність речовини, яка змінюється на 1 °C і може підвищуватися або знижуватися. У таблиці нижче ми можемо побачити питомі показники теплоємності різних речовин і матеріалів.
речовина або матеріал |
питома теплоємність (\({cal}/{g}\bullet°C\)) |
сталь |
0,1 |
прісної води |
1 |
Солону воду |
0,93 |
Етиловий спирт |
0,58 |
алюміній |
0,215 |
Повітря |
0,24 |
Пісок |
0,2 |
Карбон |
0,12 |
Вести |
0,0305 |
Мідний |
0,0923 |
етанол |
0,58 |
Залізо |
0,11 |
Лід (-10°C) |
0,53 |
Граніт |
0,19 |
водень |
3,4 |
Латунь |
0,092 |
Деревина |
0,42 |
Меркурій |
0,033 |
Азот |
0,25 |
Золото |
0,03 |
Кисень |
0,22 |
Срібло |
0,0564 |
вольфрам |
0,0321 |
Скло |
0,2 |
Формула питомої теплоємності
Ми можемо розрахувати питому теплоємність, використовуючи формулу для кількості теплоти, представлену нижче:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
ç → питома теплоємність, виміряна в \([Дж/(кг\куля К)]\) або \([кал/г\bullet°C]\).
Q → кількість тепла, виміряна в Джоулях [Дж] або калоріях [кал].
м → маса, виміряна в кілограмах [кг] або грамах [г].
\(∆T \) → зміна температури, виміряна в Кельвінах [K] або Цельсіях [°C].
THE коливання температури можна розрахувати за такою формулою:
\(∆T=T_f-T_i\)
\(∆T\) → зміна температури, виміряна в Кельвінах [K] або Цельсіях [°C].
\(T_f \) → кінцева температура, виміряна в Кельвінах [K] або Цельсіях [°C].
\(Ти\) → початкова температура, виміряна в Кельвінах [K] або Цельсіях [°C].
Важливо: Хоча зазначені вище величини вимірюються в Джоулях, кілограмах і Кельвінах у Міжнародній системі одиниць (ТАК), частіше використовують калорії, грам і градус Цельсія. Можна перетворити калорію в джоуль, враховуючи, що 1 кал еквівалентний 4,186 Дж.
Щоб перевести грами в кілограми, просто пам’ятайте, що 1 г дорівнює 0,001 кг. Крім того, щоб перетворити градус Цельсія в Кельвін, просто додайте до температури Цельсія значення 273,15, тобто 100 °C = 373,15 K.
Як розрахувати питому теплоємність?
Питому теплоємність можна розрахувати за формулою, яка пов’язує її з кількістю теплоти, масою і температурою речовини або матеріалу.
приклад:
Яка питома теплоємність об’єкта масою 100 г, який отримав 1000 кал і температура якого змінювалася на 15 °C до 35 °C?
Роздільна здатність:
як і всі одиниці вимірювання у найпоширенішій формі, немає потреби в конвертації. Ми будемо використовувати формулу питомої теплоємності, яка включає теплоту, масу і температуру:
\(c=\frac{Q}{m∙∆T}\)
\(c=\frac{Q}{m\bullet (T_f-T_i)}\)
Підставляючи значення, наведені в заяві, маємо:
\(c=\frac{1000}{100\bullet (35-15)}\)
\(c=\frac{1000}{100\bullet (20)}\)
\(c=\frac{1000}{2000}\)
\(c=0,5\)
Отже, питома теплоємність об’єкта є\(0,5\кал/г\куля°C\).
Фактори, що впливають на питому теплоємність
Є кілька факторів, які можуть вплинути на специфічні зміни тепла. Дивіться нижче.
міжмолекулярні сили: Питома теплоємність змінюється пропорційно міжмолекулярній міцності молекули, і чим більше зв’язок, тим більша енергія потрібна для її розриву. Як правило, молекули, що містять водневі зв'язки, - це ті, які містять високі значення питомої теплоємності.
Домішки: Питома теплоємність може змінюватися залежно від кількості домішок у матеріалі, навіть якщо ці домішки необхідні для утворення матеріалу.
Молярна маса: Питома теплоємність також може змінюватися в залежності від молярної маси речовини.
Ступені свободи: Молярна питома теплоємність, як ми вивчали в Термодинаміка, змінюється в залежності від ступенів свободи молекули. Якщо коротко, мова йде про свободу руху молекули, і вона може мати трансляційні, обертальні та коливальні рухи.
Питома теплоємність і теплоємність
Теплоємність, яку також називають теплоємністю, — це константа пропорційності, яка пов’язує тепло, отримане або втрачене тілом, зі зміною температури. Розрахувати питому теплоємність можна через теплоємність і масу речовини або матеріалу за формулою:
\(c=\frac{C}{m}\)
ç → питома теплоємність, виміряна в \([Дж/кг\куля K]\) або \([кал/г\bullet°C]\).
Ç → теплоємність, виміряна в \([J/K]\) або \([кал/°C]\).
м → маса, виміряна в кілограмах [кг] або грамах [г].
Також знайте: Теплове розширення твердих тіл — явище, що виникає внаслідок підвищення температури тіла
молярна питома теплоємність
Молярна питома теплоємність виражає кількість теплоємності речовини в родимка, на відміну від теплоємності, де кількість речовини виражається в кілограмах. Оскільки ми працюємо з молекулами, розміри яких крихітні, їх кількість вигідніше виражати в молях, ніж у кілограмах чи інших одиницях.
\(1\ моль=6,02\рази{10}^{23}\ одиниці\ елементарні\\ будь-якої\ речовини\)
Наприклад, 1 моль алюмінію еквівалентний \(6,02\рази{10}^{23}\) атоми алюмінію.
Формула для розрахунку молярної питомої теплоємності така ж, як і для розрахунку питомої теплоємності, але вони відрізняються одиницею виміру — для молярної питомої теплоємності використовуйте \(кал/моль\куля°C\).
Приховане тепло і відчутне тепло
Тепло можна класифікувати як приховані або чутливі. Дивіться нижче.
→ приховане тепло
О приховане тепло це те, що необхідно для зміни агрегатного стану речовини без підвищення її температури. Його можна розрахувати за формулою:
\(Q=m\куля L\)
Q → кількість тепла, виміряна в Джоулях [Дж] або калоріях [кал] .
м → маса, виміряна в кілограмах [кг] або грамах [г].
Л → прихована теплота, виміряна в \([Дж/кг]\) або \([кал/г]\).
→ відчутне тепло
Відчутна теплота – це теплота, необхідна для зміни температури речовини без зміни її агрегатного стану. Його можна розрахувати за формулою:
\(Q=m\bullet c\bullet∆T\)
Q → кількість тепла, виміряна в Джоулях [Дж] або калоріях [кал] .
м → маса, виміряна в кілограмах [кг] або грамах [г].
ç → питома теплоємність, виміряна в \([Дж/(кг\куля К)]\) або \([кал/г\bullet°C]\).
∆T → зміна температури, виміряна в Кельвінах [K] або Цельсіях [°C].
Розв'язуються вправи на питому тепло
питання 1
(UFPR) Щоб нагріти 500 г певної речовини від 20 °C до 70 °C, знадобилося 4000 калорій. Теплоємність і питома теплоємність відповідно становлять:
А) 8 кал/°С і 0,08 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Б) 80 кал/°С і 0,16 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
В) 90 кал/°С і 0,09 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Г) 95 кал/°С і 0,15 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
E) 120 кал/°C і 0,12 \(\frac{cal}{g\ °C}\)
Роздільна здатність:
Альтернатива В
Знайдемо значення теплоємності за формулою:
\(C=\frac{Q}{∆T}\)
\(C=\frac{4000\ }{70-20}\)
\(C=\frac{4000\cal}{50}\)
\(C=80\кал/°C\)
Нарешті, обчислимо значення питомої теплоємності:
\(4000=500\bullet c\bullet50\)
\(4000=25000\bullet c\)
\(\frac{4000}{25000}=c\)
\(0,16\frac{cal}{g °C}=c\)
питання 2
(PUC-RS) Однорідне тіло А масою 200 г змінює свою температуру від 20 °C до 50 °C при отриманні 1200 калорій від джерела тепла. Протягом усієї розминки тіло А залишається в твердій фазі. Інше однорідне тіло В, що складається з тієї ж речовини, що й тіло А, має вдвічі більшу масу. Яка в кал/г°С питома теплоємність речовини В?
А) 0,1
Б) 0,2
в) 0,6
Г) 0,8
E) 1.6
Роздільна здатність:
Альтернатива В
Ми обчислимо питому теплоємність матеріалу А, використовуючи формулу розумної теплоти:
\(Q=m\bullet c\bullet\mathrm{\Delta T}\)
\(1200=200\bullet c\bullet (50-20)\)
\(1200=200\bullet c\bullet30\)
\(1200=6000\bullet c\)
\(c=\frac{1200}{6000}\)
\(c=0,2\ кал/г°C\)
Питома теплоємність тіла В буде мати те саме значення, що й теплоємність тіла А, оскільки вони складаються з однієї речовини.
Автор Памелла Рафаелла Мело
Вчитель фізики
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calor-especifico.htm