Формула удельной теплоемкости


По какой формуле можно произвести расчёт удельной теплоёмкости вещества (Cp)

Удельная теплоёмкость — это энергия, которая требуется для увеличения температуры 1 грамма чистого вещества на 1°. Параметр зависит от его химического состава и агрегатного состояния: газообразное, жидкое или твёрдое тело. После его открытия начался новый виток развития термодинамики, науки о переходных процессах энергии, которые касаются теплоты и функционирования системы.

Как правило, удельная теплоёмкость и основы термодинамики используются при изготовлении радиаторов и систем, предназначенных для охлаждения автомобилей, а также в химии, ядерной инженерии и аэродинамике. Если вы хотите узнать, как рассчитывается удельная теплоёмкость, то ознакомьтесь с предложенной статьёй.

Формула

Перед тем, как приступить к непосредственному расчёту параметра следует ознакомиться с формулой и её компонентами.

Формула для расчёта удельной теплоёмкости имеет следующий вид:

Знание величин и их символических обозначений, использующихся при расчёте, крайне важно. Однако необходимо не только знать их визуальный вид, но и чётко представлять значение каждого из них. Расчёт удельной теплоёмкости вещества представлен следующими компонентами:

ΔT – символ, означающий постепенное изменение температуры вещества. Символ «Δ» произносится как дельта.

ΔT можно рассчитать по формуле:

ΔT = t2–t1, где

  • t1 – первичная температура;
  • t2 – конечная температура после изменения.

m – масса вещества используемого при нагреве (гр).

Q – количество теплоты (Дж/J)

На основании Цр можно вывести и другие уравнения:

  • Q = m*цp*ΔT – количество теплоты ;
  • m = Q/цр*(t2 - t1) – массы вещества;
  • t1 = t2–(Q/цp*m) – первичной температуры;
  • t2 = t1+(Q/цp*m) – конечной температуры.

Инструкция по расчёту параметра

Рассчитать с вещества достаточно просто и чтобы это сделать нужно, выполнить следующие шаги:

  1. Взять расчётную формулу: Теплоемкость = Q/(m*∆T)
  2. Выписать исходные данные.
  3. Подставить их в формулу.
  4. Провести расчёт и получим результат.

В качестве примера произведём расчёт неизвестного вещества массой 480 грамм обладающего температурой 15ºC, которая в результате нагрева (подвода 35 тыс. Дж) увеличилась до 250º.

Согласно инструкции приведённой выше производим следующие действия:

Выписываем исходные данные:

  • Q = 35 тыс. Дж;
  • m = 480 г;
  • ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.

Берём формулу, подставляем значения и решаем:

с=Q/(m*∆T)=35тыс.Дж/(480 г*235º)=35тыс.Дж/(112800 г*º)=0,31 Дж/г*º.

Расчёт

Выполним расчёт CP воды и олова при следующих условиях:

  • m = 500 грамм;
  • t1 =24ºC и t2 = 80ºC – для воды;
  • t1 =20ºC и t2 =180ºC – для олова;
  • Q = 28 тыс. Дж.

Для начала определяем ΔT для воды и олова соответственно:

  • ΔТв = t2–t1 = 80–24 = 56ºC
  • ΔТо = t2–t1 = 180–20 =160ºC

Затем находим удельную теплоёмкость:

  1. с=Q/(m*ΔТв)= 28 тыс. Дж/(500 г *56ºC) = 28 тыс.Дж/(28 тыс.г*ºC) = 1 Дж/г*ºC.
  2. с=Q/(m*ΔТо)=28тыс.Дж/(500 гр*160ºC)=28 тыс.Дж/(80 тыс.г*ºC)=0,35 Дж/г*ºC.

Таким образом, удельная теплоемкость воды составила 1 Дж/г *ºC, а олова 0,35 Дж/г*ºC. Отсюда можно сделать вывод о том, что при равном значении подводимого тепла в 28 тыс. Дж олово нагрется быстрее воды, поскольку его теплоёмкость меньше.

Теплоёмкостью обладают не только газы, жидкости и твёрдые тела, но и продукты питания.

Как рассчитать теплоемкость продуктов питания

При расчёте емкости питания уравнение примет следующий вид:

с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908 *a), где:

  • w – количество воды в продукте;
  • p – количество белков в продукте;
  • f – процентное содержание жиров;
  • c – процентное содержание углеводов;
  • a – процентное содержание неорганических компонентов.

Определим теплоемкость плавленого сливочного сыра Viola. Для этого выписываем нужные значения из состава продукта (масса 140 грамм):

  • вода – 35 г;
  • белки – 12,9 г;
  • жиры – 25,8 г;
  • углеводы – 6,96 г;
  • неорганические компоненты – 21 г.

Затем находим с:

  • с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908*a)=(4.180*35)+(1.711*12,9)+(1.928*25,8) + (1.547*6,96)+(0.908*21)=146,3+22,1+49,7+10,8+19,1=248 кДж /кг*ºC.

Полезные советы

Всегда помните, что:

  • процесс нагревания металла проходит быстрее, чем у воды, так как он обладает CP в 2,5 раза меньше;
  • по возможности преобразуйте полученные результаты в более высокий порядок, если позволяют условия;
  • в целях проверки результатов можно воспользоваться интернетом и посмотреть с для расчётного вещества;
  • при равных экспериментальных условиях более значительные температурные изменения будут наблюдаться у материалов с низкой удельной теплоёмкостью.

Видео

Разобраться в этой теме вам поможет видео урок.

Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс.

Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.

Пример:

Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°С требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °С, то потребуется всего \(400\) Дж. 

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1\) °С, называется удельной теплоёмкостью вещества.

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость обозначается буквой \(с\) и измеряется в Дж/(кг·°С).

Пример:

Удельная теплоёмкость серебра равна \(240\) Дж/(кг·°С). Это означает, что для нагревания серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С необходимо количество теплоты, равное \(240\) Дж.

При охлаждении серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С выделится количество теплоты, равное \(240\) Дж.

Это означает, что если меняется температура серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С, то оно или поглощает, или выделяет количество теплоты, равное \(240\) Дж.

Таблица 1. Удельная теплоёмкость некоторых веществ.

 

Твёрдые вещества

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°С)

Алюминий

\(920\)

Бетон

\(880\)

Дерево

\(2700\)

Железо,

сталь

\(460\)

Золото

\(130\)

Кирпич

\(750\)

Латунь

\(380\)

Лёд

\(2100\)

Медь

\(380\)

Нафталин

\(1300\)

Олово

\(230\)

Парафин

\(3200\)

Песок

\(970\)

Платина

\(130\)

Свинец

\(120\)

Серебро

\(240\)

Стекло

\(840\)

Цемент

\(800\)

Цинк

\(400\)

Чугун

\(550\)

Сера

\(710\)

 

Жидкости

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Вода

\(4200\)

Глицерин

\(2400\)

Железо

\(830\)

Керосин

\(2140\)

Масло

подсолнечное

\(1700\)

Масло

трансформаторное

\(2000\)

Ртуть

\(120\)

Спирт

этиловый

\(2400\)

Эфир

серный

\(2300\)

 

Газы (при постоянном давлении и температуре \(20\) °С)

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Азот

\(1000\)

Аммиак

\(2100\)

Водород

\(14300\)

Водяной

пар

\(2200\)

Воздух

\(1000\)

Гелий

\(5200\)

Кислород

\(920\)

Углекислый

газ

\(830\)

 

Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры. И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.

 

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Пример:

Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании.

 

 

В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты. Поэтому в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно.

 

 

Из-за высокой удельной теплоёмкости воду широко используют в технике и быту. Например, в отопительных системах домов, при охлаждении деталей во время их обработки на станках, в медицине (в грелках) и др.

 

 

Именно благодаря высокой удельной теплоёмкости вода является одним из лучших средств для борьбы с огнём. Соприкасаясь с пламенем, она моментально превращается в пар, отнимая большое количество теплоты у горящего предмета.

 

 

Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.

Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.

 

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 кл.: учебник. — М.: Дрофа, 2013. — 237 с.

www.infourok.ru

www.puzzleit.ru

www.libma.ru

www.englishhelponline.files.wordpress.com

www.avd16.ru

Конспект "Количество теплоты. Удельная теплоёмкость"

«Количество теплоты. Удельная теплоёмкость»



Количество теплоты

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:

 

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:

  • Кельвина;
  • Цельсия;
  • Фаренгейта.

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.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость – FIZI4KA

1. 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 количеством теплоты.

Количеством теплоты называется изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.

Количество теплоты обозначают буквой ​\( Q \)​. Так как количество теплоты является мерой изменения внутренней энергии, то его единицей является джоуль (1 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.

2. 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 теплоты требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением: тело большей массы при охлаждении отдаёт большее количество теплоты. Эти тела сделаны из одного и того же вещества и нагреваются они или охлаждаются на одно и то же число градусов.

\[ Q\sim m \]

​3. Если теперь нагревать 100 г воды от 30 до 60 °С, т.е. на 30 °С, а затем до 100 °С, т.е. на 70 °С, то в первом случае на нагревание уйдёт меньше времени, чем во втором, и, соответственно, на нагревание воды на 30 °С, будет затрачено меньшее количество теплоты, чем на нагревание воды на 70 °С. Таким образом, количество теплоты прямо пропорционально разности конечной ​\( (t_2\,^\circ C) \)​ и начальной \( (t_1\,^\circ C) \) температур: ​\( Q\sim(t_2-t_1) \)​.

4. Если теперь в один сосуд налить 100 г воды, а в другой такой же сосуд налить немного воды и положить в неё такое металлическое тело, чтобы его масса и масса воды составляли 100 г, и нагревать сосуды на одинаковых плитках, то можно заметить, что в сосуде, в котором находится только вода, температура будет ниже, чем в том, в котором находятся вода и металлическое тело. Следовательно, чтобы температура содержимого в обоих сосудах была одинаковой нужно воде передать большее количество теплоты, чем воде и металлическому телу. Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит от рода вещества, из которого это тело сделано.

5. Зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К), называется удельной теплоёмкостью вещества.

Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой ​\( c \)​. 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.

Удельная теплоёмкость свинца 140 Дж/кг °С. Это значит, что для нагревания 1 кг свинца на 1 °С необходимо затратить количество теплоты 140 Дж. Такое же количество теплоты выделится при остывании 1 кг воды на 1 °С.

Поскольку количество 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 \( (t_1\,^\circ C) \) до температуры \( (t_2\,^\circ C) \), равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

\[ Q=cm(t_2{}^\circ-t_1{}^\circ) \]

​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.

6. Пример решения задачи. В стакан, содержащий 200 г воды при температуре 80 °С, налили 100 г воды при температуре 20 °С. После чего в сосуде установилась температура 60 °С. Какое количество теплоты получила холодная вода и отдала горячая вода?

При решении задачи необходимо выполнять следующую последовательность действий:

  1. записать кратко условие задачи;
  2. перевести значения величин в СИ;
  3. проанализировать задачу, установить, какие тела участвуют в теплообмене, какие тела отдают энергию, а какие получают;
  4. решить задачу в общем виде;
  5. выполнить вычисления;
  6. проанализировать полученный ответ.

1. Условие задачи.

Дано:
​\( m_1 \)​ = 200 г
​\( m_2 \)​ = 100 г
​\( t_1 \)​ = 80 °С
​\( t_2 \)​ = 20 °С
​\( t \)​ = 60 °С
______________

​\( Q_1 \)​ — ? ​\( Q_2 \)​ — ?
​\( c_1 \)​ = 4200 Дж/кг · °С

2. СИ: ​\( m_1 \)​ = 0,2 кг; ​\( m_2 \)​ = 0,1 кг.

3. Анализ задачи. В задаче описан процесс теплообмена между горячей и холодной водой. Горячая вода отдаёт количество теплоты ​\( Q_1 \)​ и охлаждается от температуры ​\( t_1 \)​ до температуры ​\( t \)​. Холодная вода получает количество теплоты ​\( Q_2 \)​ и нагревается от температуры ​\( t_2 \)​ до температуры ​\( t \)​.

4. Решение задачи в общем виде. Количество теплоты, отданное горячей водой, вычисляется по формуле: ​\( Q_1=c_1m_1(t_1-t) \)​.

Количество теплоты, полученное холодной водой, вычисляется по формуле: \( Q_2=c_2m_2(t-t_2) \).

5. Вычисления.
​\( Q_1 \)​ = 4200 Дж/кг · °С · 0,2 кг · 20 °С = 16800 Дж
\( Q_2 \) = 4200 Дж/кг · °С · 0,1 кг · 40 °С = 16800 Дж

6. В ответе получено, что количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученному холодной водой. При этом рассматривалась идеализированная ситуация и не учитывалось, что некоторое количество теплоты пошло на нагревание стакана, в котором находилась вода, и окружающего воздуха. В действительности же количество теплоты, отданное горячей водой, больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Удельная теплоёмкость серебра 250 Дж/(кг · °С). Что это означает?

1) при остывании 1 кг серебра на 250 °С выделяется количество теплоты 1 Дж
2) при остывании 250 кг серебра на 1 °С выделяется количество теплоты 1 Дж
3) при остывании 250 кг серебра на 1 °С поглощается количество теплоты 1 Дж
4) при остывании 1 кг серебра на 1 °С выделяется количество теплоты 250 Дж

2. Удельная теплоёмкость цинка 400 Дж/(кг · °С). Это означает, что

1) при нагревании 1 кг цинка на 400 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж
2) при нагревании 400 кг цинка на 1 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж
3) для нагревания 400 кг цинка на 1 °С его необходимо затратить 1 Дж энергии
4) при нагревании 1 кг цинка на 1 °С его внутренняя энергия увеличивается на 400 Дж

3. При передаче твёрдому телу массой ​\( m \)​ количества теплоты ​\( Q \)​ температура тела повысилась на ​\( \Delta t^\circ \)​. Какое из приведённых ниже выражений определяет удельную теплоёмкость вещества этого тела?

1) ​\( \frac{m\Delta t^\circ}{Q} \)​
2) \( \frac{Q}{m\Delta t^\circ} \)​
3) \( \frac{Q}{\Delta t^\circ} \)​
4) \( Qm\Delta t^\circ \)​

4. На рисунке приведён график зависимости количества теплоты, необходимого для нагревания двух тел (1 и 2) одинаковой массы, от температуры. Сравните значения удельной теплоёмкости (​\( c_1 \)​ и ​\( c_2 \)​) веществ, из которых сделаны эти тела.

1) ​\( c_1=c_2 \)​
2) ​\( c_1>c_2 \)​
3) \( c_1<c_2 \)
4) ответ зависит от значения массы тел

5. На диаграмме представлены значения количества теплоты, переданного двум телам равной массы при изменении их температуры на одно и то же число градусов. Какое соотношение для удельных теплоёмкостей веществ, из которых изготовлены тела, является верным?

1) \( c_1=c_2 \)
2) \( c_1=3c_2 \)
3) \( c_2=3c_1 \)
4) \( c_2=2c_1 \)

6. На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела?

1) 500 Дж/(кг · °С)
2) 250 Дж/(кг · °С)
3) 125 Дж/(кг · °С)
4) 100 Дж/(кг · °С)

7. При нагревании кристаллического вещества массой 100 г измеряли температуру вещества и количество теплоты, сообщённое веществу. Данные измерений представили в виде таблицы. Считая, что потерями энергии можно пренебречь, определите удельную теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии.

1) 192 Дж/(кг · °С)
2) 240 Дж/(кг · °С)
3) 576 Дж/(кг · °С)
4) 480 Дж/(кг · °С)

8. Чтобы нагреть 192 г молибдена на 1 К, нужно передать ему количество теплоты 48 Дж. Чему равна удельная теплоёмкость этого вещества?

1) 250 Дж/(кг · К)
2) 24 Дж/(кг · К)
3) 4·10-3 Дж/(кг · К)
4) 0,92 Дж/(кг · К)

9. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 100 г свинца от 27 до 47 °С?

1) 390 Дж
2) 26 кДж
3) 260 Дж
4) 390 кДж

10. На нагревание кирпича от 20 до 85 °С затрачено такое же количество теплоты, как для нагревания воды такой же массы на 13 °С. Удельная теплоёмкость кирпича равна

1) 840 Дж/(кг · К)
2) 21000 Дж/(кг · К)
3) 2100 Дж/(кг · К)
4) 1680 Дж/(кг · К)

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Количество теплоты, которое тело получает при повышении его температуры на некоторое число градусов, равно количеству теплоты, которое это тело отдаёт при понижении его температуры на такое же число градусов.
2) При охлаждении вещества его внутренняя энергия увеличивается.
3) Количество теплоты, которое вещество получает при нагревании, идёт главным образом на увеличение кинетической энергии его молекул.
4) Количество теплоты, которое вещество получает при нагревании, идёт главным образом на увеличение потенциальной энергии взаимодействия его молекул
5) Внутреннюю энергию тела можно изменить, только сообщив ему некоторое количество теплоты

12. В таблице представлены результаты измерений массы ​\( m \)​, изменения температуры ​\( \Delta t \)​ и количества теплоты ​\( Q \)​, выделяющегося при охлаждении цилиндров, изготовленных из меди или алюминия.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённого эксперимента? Из предложенного перечня выберите два правильных. Укажите их номера. На основании проведенных измерений можно утверждать, что количество теплоты, выделяющееся при охлаждении,

1) зависит от вещества, из которого изготовлен цилиндр.
2) не зависит от вещества, из которого изготовлен цилиндр.
3) увеличивается при увеличении массы цилиндра.
4) увеличивается при увеличении разности температур.
5) удельная теплоёмкость алюминия в 4 раза больше, чем удельная теплоёмкость олова.

Часть 2

C1.Твёрдое тело массой 2 кг помещают в печь мощностью 2 кВт и начинают нагревать. На рисунке изображена зависимость температуры ​\( t \)​ этого тела от времени нагревания ​\( \tau \)​. Чему равна удельная теплоёмкость вещества?

1) 400 Дж/(кг · °С)
2) 200 Дж/(кг · °С)
3) 40 Дж/(кг · °С)
4) 20 Дж/(кг · °С)

Ответы

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

2.8 (55%) 4 votes

Репетитор-онлайн — подготовка к ЦТ

Пример 15. При изготовлении смеси в бункер засыпали некоторую массу песка и вчетверо большую массу цемента. Удельные теплоемкости цемента и песка равны 810 и 960 Дж/(кг ⋅ К) соответственно. Определить удельную теплоемкость смеси.

Решение. Удельная теплоемкость смеси определяется формулой

cуд=QmΔT,

где Q — количество теплоты, необходимое для того, чтобы повысить температуру смеси на ΔT; m — масса смеси.

Количество теплоты, необходимое для нагревания смеси, —

Q = Q 1 + Q 2,

где Q 1 — количество теплоты, необходимое для нагревания песка, входящего в состав смеси, на ΔT; Q 2 — количество теплоты, необходимое для нагревания цемента, входящего в состав смеси, на ΔT.

Количество теплоты, необходимое для нагревания:

Q 1 = c уд1m 1∆T,

где c уд1 — удельная теплоемкость песка; m 1 — масса песка;

Q 2 = c уд2m 2∆T,

где c уд2 — удельная теплоемкость цемента; m 2 — масса цемента.

Количество теплоты, необходимое для нагревания смеси песка и цемента, определяется выражением

Q=cуд1m1ΔT+cуд2m2ΔT=(cуд1m1+cуд2m2)ΔT.

Масса смеси есть сумма масс песка и цемента:

m = m 1 + m 2.

Подставим полученные выражения для количества теплоты и массы смеси в формулу удельной теплоемкости смеси:

cуд=(cуд1m1+cуд2m2)ΔT(m1+m2)ΔT=cуд1m1+cуд2m2m1+m2.

Произведем преобразование полученного выражения с учетом соотношения масс:

m 2 = 4m 1, т.е. cуд=cуд1m1+4cуд2m1m1+4m1=cуд1+4cуд25.

Расчет дает значение:

cуд=960+4⋅8105=840 Дж/(кг ⋅ К).

Следовательно, удельная теплоемкость смеси составляет 840 Дж/(кг ⋅ К).

Формула удельной теплоемкости

Когда к веществу добавляется тепловая энергия, температура изменяется на определенную величину. Связь между тепловой энергией и температурой различна для каждого материала, а удельная теплоемкость - это величина, которая описывает, как они связаны.

тепловая энергия = (масса вещества) (удельная теплоемкость) (изменение температуры)

Q = mc∆T

Q = тепловая энергия (Джоули, Дж)

м = масса вещества (кг)

c = удельная теплоемкость (единицы Дж / кг ∙ K)

- символ, означающий «изменение в»

∆T = изменение температуры (Кельвина, K)

Вопросы по формуле удельной теплоемкости:

1) Удельная теплоемкость золота 129 Дж / кг ∙ К.Какое количество тепловой энергии требуется для повышения температуры 100 г золота на 50,0 К?

Ответ: Масса золота m = 100 г = 0,100 кг. Тепловую энергию можно найти по формуле:

Q = mc∆T

Q = (0,100 кг) (129 Дж / кг ∙ K) (50,0 K)

Q = 645 Дж

Энергия, необходимая для повышения температуры слитка золота, составляет 645 Дж.

2) Кастрюля с водой нагревается за счет передачи воде 1676 k Дж тепловой энергии.Если в кастрюле 5,00 кг воды, а температура повышена на 80,0 К, какова удельная теплоемкость воды?

Ответ: Тепловая энергия, передаваемая воде, составляет 1676 к Дж = 1 676 000 Дж. Удельную теплоемкость можно найти, переписав формулу:

c = 4190 Дж / кг ∙ K

Удельная теплоемкость воды 4190 Дж / кг ∙ K.

.

Удельная теплоемкость - Концепция - Видео по химии от Brightstorm

Хорошо, давайте поговорим об удельной теплоемкости, которую мы будем обозначать буквой c. Это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 градус Цельсия или 1 Кельвин. Причина, по которой они могут быть заменены местами, заключается в том, что они имеют одинаковые значения приращения, которые они могут переключать. Итак, когда мы говорим о тепле, мы на самом деле измеряем тепло и энергию, и давайте поговорим о числах, которые вы на самом деле будете видеть в единицах измерения, поэтому мы измеряем энергию в калориях или джоулях.Итак, 1 калория равна 4,184 джоулей, но это не та калория, которую вы видите на этикетке продукта, это на самом деле калория с заглавной буквой C, что на самом деле 1 килограмм калорий, а это - тысяча калорий или 4 184 джоулей. Итак, понимая, что означают эти числа, когда говорят о тепле, давайте вернемся к разговору об удельной теплоемкости, которая измеряется в джоулях на грамм градусов Цельсия.

Давайте поговорим об удельной теплоемкости воды, вода имеет удельную теплоемкость 4,184 джоулей на грамм градусов Цельсия и что это означает? Это означает, что на каждый грамм воды, которую вы хотите поднять на 1 градус Цельсия, требуется 4.184 джоуля энергии. На самом деле это относительно много по сравнению с остальными данными в этой таблице и с большинством веществ. Это потому, что для нагрева воды требуется много энергии, если вы думаете о том, когда вы кипятите воду на плите или о чем-то, что на самом деле требуется много времени и много тепла, чтобы она действительно поднялась, перешла из жидкого состояния в до того момента, когда он перейдет в газообразное состояние. Удельная теплоемкость льда на самом деле различается для каждого состояния вещества, поэтому для повышения температуры льда потребуется всего 2 секунды.03 джоулей тепла, чтобы поднять 1 грамм вещества на 1 градус Цельсия.

Точно так же и с паром, требуется всего 2,01, поэтому для повышения температуры льда или пара требуется вдвое меньше энергии, чем для воды. Алюминий также относительно высок по сравнению с другими металлами. Металлы обычно имеют очень низкую удельную теплоемкость. Но на самом деле алюминий довольно высок - 0,897 джоулей на грамм градуса Цельсия, поэтому чем ниже значение, тем легче ему нагреться. Хорошо, когда мы используем это в реальных формулах и на самом деле говорим о количестве необходимого тепла, или о том, насколько изменилась температура, или сколько массы нам нужно для определенных веществ.Итак, мы собираемся использовать эту формулу, q равно mc delta t или q равно m cad. q означает, что когда мы говорим о тепле, это символ тепла и обычно измеряется в джоулях, может быть измерен в килоджоулях или калориях, что не имеет значения, но это q представляет количество необходимого тепла или требуемого тепла или энергия.

м - это наш символ массы, который обычно измеряется в граммах, c - наша удельная теплоемкость этого конкретного вещества, а дельта t - это изменение, которое может быть снова, это может быть либо Кельвин, либо градусы Цельсия, это не имеет значения потому что это изменение тепла.Теперь поговорим о том, как это влияет на диаграмму фазового перехода. Хорошо, это диаграмма фазового перехода воды, позвольте мне ее записать. Хорошо, обратите внимание, если вы посмотрите на наклон изменения энергии при повышении температуры твердого тела по сравнению с жидкостью. Обратите внимание, твердое тело имеет более крутой наклон, чем жидкость, это потому, что жидкость требует больше энергии для повышения температуры на грамм, чем твердое тело или газ. На самом деле они более крутые, чем для жидкости, поэтому это также влияет на диаграмму фазового перехода, и это из-за удельной теплоемкости.

Давайте вместе решим проблему и выясним, как это на самом деле влияет на другие вещи. Итак, у нас есть архитектор, и он действительно заинтересован в устойчивой энергетике. Таким образом, архитектор проектирует дом, который частично нагревается за счет солнечной энергии, тепло от солнца будет накапливаться в солнечном пруду, как и в другом бассейне. Итак, у нас есть пруд, с которым мы имеем дело. Он состоит из 14 500 килограммов гранитной скалы, а внутри он содержит 22 500 килограммов воды.Хорошо вместе, гранит и вода поглощают тепло днем ​​и выделяют его ночью, а затем ночью отдают в дом, нагревая его ночью. Архитектор обнаружил, что температура солнечного пруда повышается на 22 градуса по Цельсию днем ​​и опускается до 22 градусов по Цельсию ночью. Итак, сколько энергии он выделяет и поглощает в течение дня? Итак, давайте подчеркнем то, что у нас есть, информацию, которая у нас есть.

Давайте начнем с воды, поскольку у нас есть 2 вещества - гранит и вода, количество энергии, которое она фактически требует, общее количество энергии будет равным q гранита плюс q h3O плюс, причем q, как мы знаем, равно mc delta t.Хорошо, давайте сначала разберемся с водой. Хорошо, колодец, вода, колодец, у нас есть масса 22 500 кг, и мы хотим, чтобы она была в граммах. Итак, мы сделаем это 2,25 раза по 10 до седьмого грамма, хорошо. C воды или удельная теплоемкость воды составляет 4,184 джоулей на грамм градусов Цельсия. Причина, по которой я хотел это даже в граммах и не мог использовать килограммы, состоит в том, что в моей единице удельной теплоемкости были граммы. Итак, я хочу убедиться, что эти единицы одинаковы, хорошо. Итак, мы собираемся, мы знаем, что это меняет температуру, она увеличивает и понижает температуру на 22 градуса по Цельсию.Итак, у нас изменение температуры составляет 22 градуса по Цельсию.

Хорошо, когда я умножаю все это вместе, я получаю количество энергии, которое требуется или которое поглощается водой солнечного пруда [IB], находящейся в солнечном пруду. Итак, мы умножаем их вместе и получаем 2,1 умножить на 10 до девятых джоулей, и причина в том, что снова удельная теплоемкость измеряется в джоулях или q измеряется в джоулях. Хорошо, давайте поговорим о q для гранита, потому что бассейн состоит из воды и гранита. Масса воды 14, извините, масса гранита 14 500 кг, что составляет 1.45 раз по 10 до седьмого грамма. Q для гранита, если вы посмотрите на нашу таблицу, составляет 0,803 и снова изменяется на 22 градуса по Цельсию. И я просто не ставлю единицы, потому что хочу сэкономить место. Хорошо, когда я умножаю все это вместе, я получаю 2,4, извините, это неправда, мне очень жаль, что я получаю 2,6 умножить на 10 до восьмых джоулей. Итак, общее количество энергии, которое получает этот реальный солнечный бассейн, и это за день, равно 2. Мы собираемся сложить это в 2,4 раза умножить на 10 до девятых джоулей энергии.Так что это на самом деле экономит нам много энергии, когда мы имеем дело, когда мы на самом деле собираемся обогреть или охладить наш дом. Таким образом, мы экономим много денег на устойчивой энергии, используя солнечный бассейн. Таким образом, удельная теплоемкость на самом деле говорит нам о многом, и она уникальна для каждого конкретного вещества, и это количество энергии, необходимое для подъема 1 грамма вещества на 1 градус Цельсия.

.

Формула удельной теплоемкости

Формула удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость вещества - это количество тепла, необходимое для того, чтобы поднять один грамм вещества на один градус Цельсия. Вода, например, имеет удельную теплоемкость 4,18. Это означает, что для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия потребуется 4,18 джоулей энергии.

с = удельная теплоемкость (иногда обозначается буквой c или C с )

q = тепло

м = масса

Δ T = изменение температуры

Формула удельной теплоемкости Вопросы:

1.Какова удельная теплоемкость железа, если для повышения 111 граммов на 2,5 градуса по Цельсию требуется 125 Дж тепла?

Ответ:

2. Какова удельная теплоемкость алюминия, если для повышения температуры 150 граммов с 10 ° C до 28,5 ° C требуется 2500 Дж?

Ответ:

В этой задаче изменение температуры должно быть определено путем взятия конечной температуры (T f ) минус начальная температура (T i ).

Δ T = T f - T i

Δ T = 28,5 ° C - 10 ° C

Δ T = 18,5 ° C

Продолжите, решив уравнение для удельной теплоемкости.

Формула удельной теплоемкости

.

Какова формула удельной теплоемкости?

Какова формула удельной теплоемкости?

Удельная теплоемкость
На рисунке показаны вода и кулинарный жир в одинаковых котлах, на которые подается тепло с одинаковой скоростью.

Какая жидкость нагревается быстрее: вода или растительное масло?
Такой вычет сделать трудно, потому что вода и масло для жарки имеют разную массу. Лучше сравнить, когда и вода, и масло для жарки имеют одинаковую массу.
  1. Удельная теплоемкость вещества - это количество тепла, которое необходимо подвести для повышения температуры на 1 ° C для массы 1 кг вещества.
  2. Удельная теплоемкость выражается в единицах Дж кг -1 ° C -1 или Дж кг -1 ° K -1 .
  3. Удельная теплоемкость одного сорта стекла составляет 840 Дж · кг -1 ° C -1 . Это означает, что для повышения температуры 1 кг стекла на 1 ° C требуется 840 Дж тепла.
    Вода имеет удельную теплоемкость 4200 Дж / кг -1 ° C -1 , что в пять раз превышает удельную теплоемкость стекла.
    На рисунке показана разница в удельных теплоемкостях стекла и воды.
  4. Удельную теплоемкость c можно вычислить из количества подводимого тепла Q к массе m вещества при повышении температуры θ.
  5. Следовательно, количество тепла, поглощенного или потерянного телом, определяется как:
  6. Важно соотнести соответствующие количества и использовать правильные единицы в уравнении.Рисунок выше это ясно иллюстрирует.
  7. Удельная теплоемкость - это физическое свойство вещества. Некоторые вещества имеют низкую удельную теплоемкость, а некоторые - более высокую. В таблице перечислены удельные теплоемкости некоторых распространенных веществ.
  8. Другие формы энергии, такие как электрическая энергия, потенциальная энергия и кинетическая энергия, могут быть преобразованы в тепловую энергию. Это преобразование можно резюмировать, как показано на рисунке.

Люди также спрашивают

Эксперимент с удельной теплоемкостью воды

Цель: Определить удельную теплоемкость воды.
Материал: Водопроводная вода
Аппаратура: Стакан из полистирола, погружной нагреватель, термометр, источник питания, мешалка, балансирные или электронные весы, секундомер
Метод:

  1. Аппарат настроен, как показано на Рисунок.
  2. Чашка наполнена миллиграммами воды (например, m = 200 г).
  3. Регистрируется начальная температура воды θ 1 .
  4. Обогреватель включен. Одновременно запускается секундомер.
  5. Воду постоянно перемешивают, чтобы ее температура была одинаковой.
  6. По истечении t = 10 минут нагреватель выключается. Воду перемешивают, и наибольшая температура θ 2 зафиксирована в таблице.

Результаты:


Анализ данных:

Обсуждение:
  1. Стакан из полистирола предпочтительнее стеклянного стакана, потому что он плохо проводит тепло. Это уменьшит количество тепла, теряемого в окружающую среду.Имеет небольшую теплоемкость. Чашка поглощает небольшое количество тепла.
  2. Значение удельной теплоемкости воды, полученное в результате этого действия, превышает стандартное значение, потому что при нагревании воды часть тепла теряется в окружающую среду. В расчетах предполагалось, что все тепло, подаваемое нагревателем, поглощается водой.

Заключение:
Определенная по активности удельная теплоемкость воды составляет 4235 Дж кг -1 ° C -1

Эксперимент удельной теплоемкости алюминия

Цель: Определить удельная теплоемкость алюминия.
Материалы: Салфетка, лист полистирола, небольшое количество масла
Аппарат: Погружной нагреватель, термометр, источник питания, балансир, секундомер, алюминиевый цилиндр
Метод:

  1. Аппарат настроен вверх, как показано на рисунке.
  2. Масса алюминиевого цилиндра, м, определяется на балочных весах.
  3. Начальная температура алюминиевого цилиндра θ 1 записана в табл.
  4. Обогреватель включен. Одновременно запускается секундомер.
  5. Через t = 10 минут подогреватель выключается. Наибольшая температура θ 2 алюминиевого цилиндра зафиксирована в таблице.

Результаты:

Анализ данных:


Обсуждение:
  1. Папиросная бумага и лист полистирола использовались для уменьшения тепловых потерь алюминиевого цилиндра в окружающую среду.
  2. В отверстие было залито небольшое количество масла, чтобы был хороший тепловой контакт между грушей термометра и алюминиевым цилиндром. Это необходимо для очень быстрого достижения теплового равновесия между термометром и цилиндром. Тогда показания термометра будут равны температуре алюминиевого цилиндра.
  3. Значение удельной теплоемкости алюминия, полученное в результате этого действия, немного превышает стандартное значение, поскольку некоторое количество тепла было потеряно в окружающую среду во время нагрева алюминиевого цилиндра.В расчетах предполагалось, что все тепло, подаваемое нагревателем, поглощается цилиндром.

Вывод:
Определенная по активности удельная теплоемкость алюминия составляет 929 Дж · кг -1 ° C -1 .

Применения удельной теплоемкости

  1. Физический смысл удельной теплоемкости c можно проиллюстрировать следующим образом:
    (a) Когда два объекта одинаковой массы нагреваются с одинаковой скоростью, объект с меньшей удельной теплоемкостью емкость будет иметь более быстрое повышение температуры.

    (b) Когда два объекта одинаковой массы нагреваются, для получения одинакового повышения температуры требуется подвести больше тепла к объекту с большей удельной теплоемкостью.
  2. Когда два горячих объекта равной массы оставляют охлаждаться,
    (a) объект с меньшей удельной теплоемкостью будет охлаждаться быстрее,
    (b) объект с большей удельной теплоемкостью будет охлаждаться вниз более медленными темпами.
  3. Материалы с небольшой удельной теплоемкостью используются в ситуациях, отличных от материалов с большой удельной теплоемкостью.
  4. Кастрюля:

    Корпус, дно и ручка кастрюли на рисунке сделаны из материалов с различной удельной теплоемкостью.
    (b) В таблице приведены характеристики частей кастрюли.
    Деталь Характеристики
    Основание Медное основание.
    Низкая удельная теплоемкость. Очень быстро становится горячим. Позволяет быстро приготовить пищу в кастрюле.
    Высокая плотность.Более тяжелое дно гарантирует, что горшок будет устойчивым и не будет легко опрокидываться.
    Ручка Ручка из синтетического материала.
    Большая удельная теплоемкость. Не нагревается при поглощении тепла.
    Плохой проводник тепла. Очень мало тепла от тела и содержимого кастрюли передается руке человека, держащего кастрюлю.
    Низкая плотность. Не очень увеличивает общий вес горшка.
    Корпус Корпус из алюминия.
    Относительно низкая удельная теплоемкость. Быстро становится горячим.
    Низкая плотность. Уменьшает общий вес горшка.
    Не вступает в реакцию с продуктами в кастрюле.
  5. Система охлаждения двигателя автомобиля:
    (a) Вода имеет большую удельную теплоемкость. Он может поглощать большое количество тепла без сильного повышения температуры. Вода также доступна по низкой цене. Это делает воду очень полезной в качестве охлаждающего агента в автомобильных двигателях и больших машинах, которые выделяют много тепла.

    (b) Вода используется для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, таких как двигатель автомобиля. На рисунке показано, как тепло отводится от двигателя и теряется в окружающую среду с использованием воды в качестве окружающей среды с использованием воды в качестве охлаждающего агента.
    (c) Водяной насос циркулирует воду. Тепло, образующееся при сгорании бензиновоздушной смеси, поглощается водой, которая течет по пространствам в стенках двигателя. Горячая вода течет к радиатору, где тепло отдается более холодному воздуху, протекающему через систему охлаждения
    (d) Передачу тепловой энергии в системе охлаждения можно резюмировать, как показано на рисунке.
  6. Морской бриз и наземный бриз


    (a) Морской бриз - это естественный бриз, который дует с моря на сушу в течение дня.
    (b) Сухой бриз - это естественный ветерок, дующий с суши в сторону моря ночью.
    (c) Они вызваны тем, что море имеет большую теплоемкость, чем суша.
    (d) Рисунок объясняет формирование морского и сухопутного бриза.
  7. Умеренный климат:
    (a) Наличие больших масс воды, таких как озера, море и океан, может повлиять на климат в определенном месте.
    (b) Днем в жаркую погоду вода поглощает тепло из окружающей среды. Это помогает снизить температуру окружающей среды.
    (c) В ночное время вода выделяет поглощенное тепло. Это предотвращает падение температуры до очень низких значений.
    (d) Таким образом, области, расположенные рядом с большой массой воды, будут иметь меньший диапазон температурных изменений и, следовательно, умеренные климатические условия.
  8. Заводы с низкими потолками:
    Некоторые заводы, на которых нет большого оборудования, построены с низкими потолками.Это уменьшает объем воздуха внутри здания. Меньшая масса воздуха будет иметь меньшую теплоемкость. Для охлаждения воздуха необходимо отводить меньше тепла. Это помогает снизить заводские затраты на кондиционирование воздуха.

Пример удельной теплоемкости Проблемы с решениями

Пример 1. Сколько тепловой энергии требуется для повышения температуры 3 кг листа стекла с 24 ° C до 36 ° C? [Удельная теплоемкость стекла = 840 Дж · кг -1 ° C -1 ]
Раствор:

Пример 2. Вода в льдогенераторе холодильника имеет массу 0,4 кг и температуру 22 ° C. Какова температура воды после отвода от нее 33 600 Дж тепла?
[Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж кг -1 ° C -1 ]
Раствор:

Пример 3. Механик уронил стальную гайку массой 0,02 кг и температурой 90 ° C в 0,25 кг воды при температуре 24 ° C в стакане из полистирола. Какова температура, когда стальная гайка и вода приходят в тепловое равновесие?
[Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж / кг -1 ° C -1 ; Удельная теплоемкость стали = 450 Дж кг -1 ° C -1 ]
* Предположим, что теплообмен происходит только между стальной гайкой и водой.
Раствор:

Пример 4. Электрический чайник с номинальной мощностью P может нагреть 4,0 кг воды с 30 ° C до 100 ° C за 10 минут.
(a) Вычислите мощность P чайника.
(б) Какое предположение нужно сделать, чтобы прийти к ответу?
[Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж · кг -1 ° C -1 ]
Решение:

Пример 5. На определенном участке водопада Виктория в Африке вода падает вертикально через высоту 480 м.
(а) Объясните, почему вода у основания водопада имеет температуру немного выше, чем вода наверху.
(b) Оцените максимально возможную разницу в температуре воды у основания и наверху водопада. (Возьмем g = 10 мс -2 )
Решение:

Пример 6. При баллистическом испытании пуля, летящая со скоростью 360 мс -1 , останавливается неподвижным мешком с песком. как показано на рисунке.20% энергии, теряемой пулей, преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается пулей.


Какое повышение температуры пули? [Удельная теплоемкость пули = 150 Дж · кг -1 ° C -1 ]
Раствор:
.

Смотрите также