Меню

Удельная теплоемкость вещества формула единицы измерения определение



Удельная теплоёмкость

Уде́льная теплоёмкость — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 Кельвин. Удельная теплоемкость обозначается буквой c и измеряется в Дж/кг*Кельвин.

Единицей СИ для удельной теплоёмкости является джоуль на килограмм-кельвин. Следовательно, удельную теплоёмкость можно рассматривать как теплоёмкость единицы массы вещества. На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C.

Формула расчёта удельной теплоёмкости: , где — удельная теплоёмкость, — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, — разность конечной и начальной температур вещества.

Источник

Удельная теплоёмкость

Уде́льная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. [1] .

В Международной системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость измеряется в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К) [2] . Иногда используются и внесистемные единицы: калория/(кг·°C) и т. д.

Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами c или С , часто с индексами.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении ( CP ) и при постоянном объёме ( CV ), вообще говоря, различны.

Формула расчёта удельной теплоёмкости:

c = Q m Δ T , <\displaystyle c=<\frac >,> где c — удельная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Удельная теплоёмкость может зависеть (и в принципе, строго говоря, всегда, более или менее сильно, зависит) от температуры, поэтому более корректной является следующая формула с малыми (формально бесконечно малыми) δ T <\displaystyle \delta T> и δ Q <\displaystyle \delta Q> :

c ( T ) = 1 m ( δ Q δ T ) . <\displaystyle c(T)=<\frac <1>>\left(<\frac <\delta Q><\delta T>>\right).>

Содержание

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ

Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении ( Cp ).

Таблица I: Стандартные значения удельной теплоёмкости

Вещество Агрегатное состояние Удельная
теплоёмкость,
кДж/(кг·K)
Водород газ 14,304 [3]
Аммиак газ 4,359—5,475
Гелий газ 5,193 [3]
Вода (300 К, 27 °C) жидкость 4,1806 [4]
Сусло пивное жидкость 3,927
Литий твёрдое тело 3,582 [3]
Этанол жидкость 2,438 [5]
Лёд (273 К, 0 °C) твёрдое тело 2,11 [6]
Водяной пар (373 К, 100 °C) газ 2,0784 [4]
Нефтяные масла жидкость 1,670—2,010
Бериллий твёрдое тело 1,825 [3]
Азот газ 1,040 [3]
Воздух (100 % влажность) газ 1,030
Воздух (сухой, 300 К, 27 °C) газ 1,007 [7]
Кислород (O2) газ 0,918 [3]
Алюминий твёрдое тело 0,897 [3]
Графит твёрдое тело 0,709 [3]
Стекло кварцевое твёрдое тело 0,703
Чугун твёрдое тело 0,540
Алмаз твёрдое тело 0,502
Сталь твёрдое тело 0,462
Железо твёрдое тело 0,449 [3]
Медь твёрдое тело 0,385 [3]
Латунь твёрдое тело 0,370
Молибден твёрдое тело 0,251 [3]
Олово (белое) твёрдое тело 0,227 [3]
Ртуть жидкость 0,140 [3]
Вольфрам твёрдое тело 0,132 [3]
Свинец твёрдое тело 0,130 [3]
Золото твёрдое тело 0,129 [3]
Значения приведены для стандартных условий ( T = +25 °C , P = 100 кПа ), если это не оговорено особо.
Таблица II: Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов

Вещество Удельная
теплоёмкость
кДж/(кг·K)
Древесина 1,700
Гипс 1,090
Асфальт 0,920
Талькохлорит 0,980
Бетон 0,880
Мрамор, слюда 0,880
Стекло оконное 0,840
Кирпич керамический красный 0,840 — 0,880 [8]
Кирпич силикатный 0,750 — 0,840 [8]
Песок 0,835
Почва 0,800
Гранит 0,790
Стекло кронглас 0,670
Стекло флинт 0,503
Сталь 0,470

См. также

Примечания

  1. ↑ Для неоднородного (по химическому составу) образца удельная теплоемкость является дифференциальной характеристикой c = d C d m = 1 ρ d C d V <\displaystyle c=<\frac >=<\frac <1><\rho >><\frac >>, меняющейся от точки к точке. Зависит она в принципе и от температуры (хотя во многих случаях изменяется достаточно слабо при достаточно больших изменениях температуры), при этом строго говоря определяется — вслед за теплоёмкостью — как дифференциальная величина и по температурной оси, т.е. строго говоря следует рассматривать изменение температуры в определении удельной теплоёмкости не на один градус (тем более не на какую-то более крупную единицу температуры), а на малое δ T <\displaystyle \delta T>с соответствующим количеством переданной теплоты δ Q <\displaystyle \delta Q>. (См. далее основной текст)
  2. ↑ Кельвины (К) здесь можно заменять на градусы Цельсия (°C), поскольку эти температурные шкалы (абсолютная и шкала Цельсия) отличаются друг от друга лишь начальной точкой, но не величиной единицы измерения.
  3. 12345678910111213141516CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 4-135. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
  4. 12CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-2. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
  5. ↑CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 15-17. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
  6. ↑CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-12. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
  7. ↑CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-17. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
  8. 12http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/strojmaterialy/plotnost-i-teploemkost-kirpicha

Литература

  • Таблицы физических величин. Справочник, под ред. И. К. Кикоина, М., 1976.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.
  • Лифшиц E. М.Теплоёмкость // под. ред. А. М. ПрохороваФизическая энциклопедия. — М. : «Советская энциклопедия», 1998. — Т. 2 .
Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Что такое wiki2.info Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. wiki2.info является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).

Источник

Удельная теплоёмкость

Уде́льная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. [1] .

В Международной системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость измеряется в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К) [2] . Иногда используются и внесистемные единицы: калория/(кг·°C) и т. д.

Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами c или С , часто с индексами.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении ( CP ) и при постоянном объёме ( CV ), вообще говоря, различны.

Формула расчёта удельной теплоёмкости:

c = Q m Δ T , <\displaystyle c=<\frac >,> где c — удельная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Удельная теплоёмкость может зависеть (и в принципе, строго говоря, всегда, более или менее сильно, зависит) от температуры, поэтому более корректной является следующая формула с малыми (формально бесконечно малыми) δ T <\displaystyle \delta T> и δ Q <\displaystyle \delta Q> :

c ( T ) = 1 m ( δ Q δ T ) . <\displaystyle c(T)=<\frac <1>>\left(<\frac <\delta Q><\delta T>>\right).>

Содержание

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ

Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении ( Cp ).

Источник

Удельная теплоемкость вещества формула единицы измерения определение

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы. Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с . Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t2 — t1)

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Это конспект по теме «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость». Выберите дальнейшие действия:

Источник

Удельная теплоемкость формула — обозначение и единицы измерения

Определение термина

Физическая величина, характеризующая, сколько тепловой энергии требуется на единицу вещества, и есть удельная теплоемкость, или энтальпия. Также она позволяет определить, сколько тепла необходимо отвести от единицы того или иного соединения, чтобы изменить на 1 градус его температуру. Неважно, по какой системе измеряется этот параметр:

Единицей измерения удельной теплоемкости является джоуль, поделенный на килограмм и градус Кельвина. Есть и особая, внесистемная единица, представляющая собой показатель калорий, который имеет вид произведения килограммов и градусов Цельсия. Обозначается теплоемкость удельного типа посредством специальных индексов. Допустим, в ситуации, когда наблюдаются постоянные отметки давления, используется индекс p. Когда постоянство сохраняет объем, его место занимает буква v. Единица, в которой измеряется удельная теплоёмкость — килоджоуль.

Молярная теплоёмкость – отдельный показатель. Это количество тепловой энергии, которое показывает требующееся для нагрева 1 моль вещества на каждый градус. Во время плавления выделяется также определенный объем тепловой энергии. Теплопроводность — разновидность теплопередачи, когда энергия перемещается от нагретой области вещества к более холодной, посредством передвижения частиц. На уроках физики проводится объяснение физического смысла теплоёмкости. Ее размерность обозначена так:

Физическая величина может быть охарактеризована различными способами. В частности, допускается формулировка, согласно которой ее можно представить в виде комбинации теплоемкости вещества к его массе.

Теплоемкость, в свою очередь, это физическая величина. Она отображает объем тепла, который надо подвести либо отвести от вещества для изменения показателя его температуры. Если это объект, масса которого превышает 1 кг, определять этот показатель надо, как для единичного значения.

Примеры для тех или иных веществ

Путем экспериментов удалось выяснить, что показатель является различным для тех или иных веществ. Например, в отношении воды имеется показатель 4,187 кДж. Наибольшим он является у водорода. Для него установлено нормальное значение 14,300 кДж. Наименьшее оно у золота — 0,129 кДж.

Благодаря современным достижениям науки можно увеличить скорость обнаружения интересующих значений и свойств. Если раньше приходилось искать по справочнику соответствующую таблицу, то теперь на любом телефоне появилась опция для поиска через интернет. Наиболее примечательные вещества, теплоёмкость которых представляет интерес чаще всего это:

  • воздушные массы (идеальные и реальные газы) — 1,005 кДж;
  • металл алюминий — 0,930 кДж;
  • медь — 0,385 кДж.

Лабораторная работа

На школьных уроках определяется теплоемкость в отношении твердых веществ. Ее удаётся подсчитать при сравнении с тем показателем, который уже известен. Таблица удельной теплоемкости создана специально для удобства подсчетов.

Берут воду и твердый объект в нагретом состоянии, после чего производят замер температуры обоих. Отпускают твердое тело в жидкость и дожидаются момента теплового равновесия. Чтобы организовать такой эксперимент, необходим колориметр. Соответственно, имея такой прибор, можно пренебрегать небольшими потерями энергии.

В дальнейшем записывается формула объёма тепла, которая переходит в воду при взаимодействии с твёрдым объектом. Второе равенство отображает энергию, передаваемую твёрдым веществом при снижении температуры. Указанные показатели равны. После вычислений можно выявить теплоемкость компонентов, из которых состоит твердый объект. При этом обычно смотрят на данные таблицы, пытаясь таким образом определить, из какого вещества оно было сделано.

Первая задача

Допустим, металл меняет свои показатели температуры в пределах 20-24°. Внутренняя энергия этого вещества увеличивается одновременно на 152 кДж. Необходимо рассчитать, сколько составляет теплоёмкость металлического объекта при условии, что его масса составляет 100 г.

Для решения этой задачи надо воспользоваться специальной формулой. Достаточно подставить имеющиеся значения, но перед этим следует перевести массу в килограммы. Если этого не сделать, ответ будет неверным. В каждом килограмме насчитывается 1000 г. По этой причине 100 г необходимо поделить на 1000. Получается значение, равное 0,1 кг.

После произведенных подсчетов с использованием формулы получается такой результат:

Другие условия

Согласно 2 задаче, даётся энергия внесистемной единицы. Следует выявить температуру, при которой вода в количестве 5 л остынет, если её первоначально возьмут при температуре кипения. При этом она выделяет 1684 кДж тепла. Это количество переводится в джоули = 1680000 Дж.

Чтобы найти ответ, надо воспользоваться формулой, в которой используется масса. С другой стороны, в задаче она не приводится. Но несмотря на это, указан объем жидкости, соответственно, для нахождения критерия допустимо подставить уравнение с коэффициентами:

Плотность ее составляет 1000 кг на м3. Но надо подставлять объём в кубических метрах. Для перевода исходного значения надо поделить его на 1000. Получается число, равное 0,005 м3.

Производятся дальнейшие расчеты, и на выходе получается выражение:

В дальнейшем применяется формула:

Получается отметка, равная 20 ºС.

Другая задача: имеется стакан, в который налито 50 г воды. Сам он имеет массу 100 г. Температура жидкости первоначально имеет показатели 0°. Необходимо найти объем тепла, необходимого для доведения воды до кипения.

Для решения этой задачи надо ввести подходящие параметры. Можно дать условное обозначение характеристикам, которые касаются стакана, в виде единицы. Всё, что касается воды, обозначается индексом 2. Далее следует найти цифры, соответствующие теплоемкости, через таблицу. Если это тара, выполненная из лабораторного стекла, то у нее будут показатели с1 = 840 Дж/ (кг * ºС). Точный показатель для воды будет иметь вид:

Масса в этой задаче приводится в граммах. После перевода получаются показатели:

Начальная температура равна 0°. Необходимо найти параметры, соответствующие температуре кипения — 100°. Стакан нагревается одновременно с жидкостью, которая наполнена им. Поэтому начальное количество теплоты необходимо получить при складывании несколько показателей. Это параметр, получаемый при нагревании стекла, а второй показатель обнаруживается после нагрева воды. Составляется формула такого вида:

Сюда подставляются имеющееся значения, после чего она принимает следующий облик:

Те или иные материалы с одинаковой массой предполагают разные объемы тепла, необходимые для нагрева. Этот показатель обычно больше у металлов, нежели у древесины, например, алюминия или поверхности из штукатурки. То есть вид материала влияет на этот показатель в той же степени, что и масса. Чтобы нагреть бетон в объеме 1 кг требуется примерно 1000 Дж.

Показатели воздуха

Теплоемкость воздуха отличается, в зависимости от сопутствующих условий. Её величина влияет на объём тепла, который требуется для подведения при постоянном давлении к 1 кг воздуха. При этом задается цель — увеличить температуру на градус. Если газ имеет температуру 20°С, то необходимо подведение 1005 джоулей тепла, чтобы нагреть 1 кг этого вещества.

По мере роста температуры повышается удельная теплоемкость. Но здесь имеет место нелинейная зависимости. Средняя теплоемкость почти не меняется, если не отмечается воздействия экстремального холода и других критичных явлений. Но от температуры окружающего пространства зависит удельная теплоемкость вещества не так явно, если сравнивать с вязкостью. Иногда такие связи изображают в виде графиков для лучшего понимания.

При нагреве газов теплоемкость способна возрастать в 1,2 раз.

У влажного воздуха такой параметр является более высоким, нежели у сухого. Вода по сравнению с ним имеет большие значения теплоемкости. Соответственно, когда капли воды висят в воздухе, его теплоемкость становится больше.

Источник

Читайте также:  Измерение концентрации твердых растворов

Сравнить или измерить © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.