Удельная теплоемкость вода: Удельная теплоёмкость

Содержание

Удельная теплоемкость воды | PHYWE

Возьмем два тела одинаковой массы и температуры, но из разных веществ. Логично, что для их нагрева на $1 \degree C$ потребуется разное количество теплоты. В этом случае у нас разный род веществ, из которых состоят тела. Здесь мы вводим новое понятие — удельная теплоемкость вещества.

В этот раз нам потребуется затратить $140 \space Дж$. Это значение ожидаемо отличается от количества теплоты, затраченное на нагревание воды. Тем не менее, это количество теплоты так же будет характеризовать удельную теплоемкость свинца.

{"questions":[{"content":"Удельная теплоемкость определяет количество теплоты, которое необходимо для нагрева тела[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["массой $1 \\space кг$ на $1 \\degree C$","массой $1 \\space кг$ в течение $1 \\space мин$","на  $1 \\degree C$ в течение $1 \\space с$"],"answer":[0]}},"hints":[]}]}

Вещество	$c, \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$	Вещество	$c, \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
Золото	130	Песок	820
Ртуть	140	Стекло	840
Свинец	140	Кирпич	880
Олово	230	Алюминий	920
Серебро	250	Масло подсолнечное	1700
Медь	400	Лед	2100
Цинк	400	Керосин	2100
Латунь	400	Эфир	2350
Железо	460	Дерево (дуб)	2400
Сталь	500	Спирт	2500
Чугун	540	Вода	4200
Графит	750	Гелий	5200

{"questions":[{"content":"Чему равна теплоемкость олова? [[input-1]] $\\frac{Дж}{кг \\cdot \\degree C}$.","widgets":{"input-1":{"type":"input","inline":1,"answer":"230"}},"hints":[]}]}

Вода имеет почти самую большую теплоемкость в таблице — $4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Это означает, что вода, находящаяся в морях и океанах, поглощает большое количество теплоты, нагреваясь летом. Зимой воды начинает остывать и отдавать большое количество теплоты. Поэтому, в местностях, которые расположены в непосредственной близости от воды, летом не бывает очень жарко, а зимой не бывает очень холодно. По этой же причине воду широко используют в технике (например, охлаждение деталей во время их обработки) и быту (отопительный системы помещений).

{"questions":[{"content":"Удельная теплоемкость зависит от[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["агрегатного состояния вещества","массы тела","времени нагревания тела"],"answer":[0]}},"hints":[]}]}

Тепло	Теплоемкость	Удельная теплоемкость
Скрытая теплота	Кинетический Молекулярная теория

Тепло способ передачи энергии между системой
и его окружение, которое часто, но не всегда, меняет
температура системы. Тепло не сохраняется, его можно
либо созданы, либо уничтожены. В метрической системе теплота
измеряется в единицах калорий , которые определяются как
количество теплоты, необходимое для нагревания одного грамма
вода от 14,5 ^o С до 15,5 ^o С.

теплоемкость вещества есть количество теплоты
требуется для повышения температуры определенного количества чистого
веществ на один градус (по Цельсию или Кельвину). Калорийность была
определяли так, чтобы теплоемкость воды была равна единице.

Удельная теплоемкость вещества – это число
калорий, необходимых для повышения температуры на один грамм на 1^o°С.
Поскольку один градус по шкале Цельсия равен одному Кельвину,
удельная теплоемкость в метрической системе может быть выражена в единицах
либо кал/г-^oC, либо кал/г-K. Единицы удельной теплоемкости
в системе СИ – Дж/г-К. Поскольку 4,184 Дж в
калория, удельная теплоемкость воды 4,184 Дж/г-К.

Легкость, с которой вещество приобретает или
потери тепла также можно описать с помощью его молярной теплоты.
мощность , это тепло, необходимое для повышения температуры
одного моля вещества на 1 ^o C или 1
K. В метрической системе единицами молярных теплоемкостей являются
поэтому либо кал/моль-^o°С, либо кал/моль-К. В СИ
единицами молярной теплоемкости являются Дж/моль-К.

Практическая задача 1:

Использование
следующее равенство для расчета удельной теплоемкости
воды в Дж/г-К и молярной теплоемкости воды в
Дж/моль-К.

1 кал = 4,184 Дж

Нажмите
здесь, чтобы проверить свой ответ на практическое задание 1

Нажмите
здесь, чтобы увидеть решение практической задачи 1

При нагреве льда тепло, первоначально поступающее в систему
используется для растапливания льда. Когда лед тает, температура остается
постоянная при 0 ^o C. Количество тепла, необходимое для плавления
лед исторически назывался скрытой теплотой плавления .
После того, как лед растает, температура воды медленно
увеличивается с 0 ^o C до 100 ^o C. Но как только
вода начинает кипеть, тепло, попадающее в образец, используется для
преобразование жидкости в газ и температуру образца
остается постоянной до тех пор, пока жидкость не испарится. Количество тепла
для кипячения или испарения жидкость исторически была
называется скрытой теплотой парообразования .

Более 200 лет назад Джозеф Блэк различал разумный
теплота и скрытая теплота . Тепло, которое поднимает
можно измерить температуру системы, но тепло, которое приводит к
изменение состояния системы из твердого в жидкое или
из жидкости в газ скрыто. Как скрытое изображение на
фотопленка, которая не была проявлена или со скрытыми отпечатками пальцев
невидимое невооруженным глазом, скрытое тепло
тепло, поступающее в систему без изменения температуры
система.

Система — это небольшая часть Вселенной в
которые нас интересуют, например вода в стакане или газ
в поршне и цилиндре, как показано на рисунках ниже.
окружения — это все остальное в
Другими словами, остальная часть Вселенной.

Одним из фундаментальных принципов кинетической теории является
предположение, что средняя кинетическая энергия газового скопления
частиц зависит от температуры газа и больше ни от чего.
Газ становится теплее тогда и только тогда, когда средняя кинетическая энергия
частиц газа увеличивается. Тепло, когда оно повышает температуру
системы, приводит к увеличению скорости, с которой
частицы системы движутся, как показано на рисунке ниже.

Удельная теплоемкость
На рисунке показаны вода и растительное масло в одинаковых кастрюлях, которые нагреваются с одинаковой скоростью.
Какая жидкость нагревается быстрее: вода или растительное масло?
Такой вывод было бы трудно сделать, потому что вода и масло для жарки имеют разные массы. Лучшее сравнение было бы, когда и вода, и растительное масло имеют одинаковую массу.

Удельная теплоемкость стекла 840 Дж кг ^-1 °C ^-1 . Это означает, что для повышения температуры 1 кг стекла на 1 °С требуется 840 Дж тепла.
Вода имеет удельную теплоемкость 4200 Дж кг ^-1 °C ^-1 , что в пять раз больше, чем удельная теплоемкость стекла.
Рисунок иллюстрирует разницу удельных теплоемкостей стекла и воды.
Удельная теплоемкость – это физическое свойство вещества. Одни вещества имеют низкую удельную теплоемкость, другие – более высокую удельную теплоемкость. В таблице приведены удельные теплоемкости некоторых распространенных веществ.

Стакан из полистирола предпочтительнее стеклянного стакана, поскольку он плохо проводит тепло. Это уменьшит потери тепла в окружающую среду. Обладает небольшой теплоемкостью. Теплота, поглощаемая чашкой, пренебрежимо мала.
Значение удельной теплоемкости воды, полученное в этом задании, больше стандартного значения, поскольку при нагревании воды часть тепла теряется в окружающую среду. При расчете предполагалось, что все тепло, подаваемое нагревателем, поглощается водой.

Цель: Определить удельную теплоемкость алюминия.
Материалы: Папиросная бумага, лист полистирола, небольшое количество масла
Аппаратура: Погружной нагреватель, термометр, блок питания, весы, секундомер, алюминиевый цилиндр
Метод:

В отверстие налили небольшое количество масла, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт между колбой термометра и алюминиевым цилиндром. Это делается для того, чтобы обеспечить очень быстрое достижение теплового равновесия между термометром и цилиндром. Тогда показания термометра будут равны температуре алюминиевого цилиндра.
Значение удельной теплоемкости алюминия, полученное в этом задании, немного превышает стандартное значение, поскольку при нагревании алюминиевого цилиндра часть тепла теряется в окружающую среду. При расчете предполагалось, что все тепло, подводимое нагревателем, поглощается цилиндром.

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.
(б) При нагревании двух тел одинаковой массы для получения одинакового повышения температуры необходимо подвести больше тепла к объекту с большей удельной теплоемкостью.
Когда два горячих объекта одинаковой массы оставляют охлаждаться,
(а) объект с меньшей удельной теплоемкостью будет остывать быстрее,
(б) объект с большей удельной теплоемкостью будет охлаждаться вниз более медленными темпами.

Кастрюля:

Корпус, основание и ручка кастрюли на рисунке изготовлены из материалов с различной удельной теплоемкостью.
(б) 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 основание гарантирует, что горшок устойчив и не может легко опрокинуться.
Ручка Рукоятка из синтетического материала.
Большая удельная теплоемкость. Не станет слишком горячим при поглощении тепла.
Плохой проводник тепла. Очень мало тепла от тела и содержимого кастрюли передается руке человека, держащего кастрюлю.
Низкая плотность. Не сильно увеличивает общий вес горшка.
Корпус Алюминиевый корпус.
Относительно низкая удельная теплоемкость. Быстро становится жарко.
Низкая плотность. Уменьшает общий вес горшка.
Не взаимодействует с едой в кастрюле.

Система охлаждения автомобильного двигателя:
(а) Вода обладает большой удельной теплоёмкостью. 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 при использовании воды в качестве окружающей среды при использовании воды в качестве охлаждающего агента.
(c) Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды. Тепло, выделяющееся при сгорании бензино-воздушной смеси, поглощается водой, протекающей по пространствам в стенках двигателя. Горячая вода течет к радиатору, где тепло передается более холодному воздуху, проходящему через систему охлаждения
(d). Перенос тепловой энергии в системе охлаждения можно резюмировать, как показано на рисунке.
Морской бриз и бриз с суши

(a) Морской бриз – это естественный бриз, дующий с моря на сушу в течение дня.
(b) Сухопутный бриз – это естественный бриз, дующий ночью с суши в сторону моря.
(c) Они вызваны тем, что море обладает большей теплоемкостью, чем суша.
(d) Рисунок поясняет формирование морского бриза и сухопутного бриза.
Умеренный климат:
(a) Наличие больших масс воды, таких как озера, моря и океаны, может оказывать влияние на климат в определенном месте.
(b) В дневное время в условиях жаркой погоды вода поглощает тепло из окружающей среды. Это помогает снизить температуру окружающей среды.
(c) В ночное время вода отдает поглощенное тепло. Это предотвращает падение температуры до очень низких значений.
(d) Таким образом, районы вблизи большой массы воды будут иметь меньший диапазон температурных изменений и, следовательно, умеренные климатические условия.
Фабрики с низкими потолками:
Некоторые фабрики, не имеющие большого оборудования, имеют низкие потолки. Это уменьшает объем воздуха внутри здания. Меньшая масса воздуха будет иметь меньшую теплоемкость. Для охлаждения воздуха требуется отводить меньше тепла. Это помогает снизить затраты на кондиционирование воздуха на заводе.

C в 0,25 кг воды при 24°C в чашке из полистирола. При какой температуре стальная гайка и вода пришли в термическое 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.
Решение:

Пример 4. Электрический чайник мощностью P может нагреть 4,0 кг воды с 30°C до 100°C за 10 минут.
(а) Рассчитайте мощность P чайника.
(б) Какое предположение вы должны сделать, чтобы получить ответ?
[Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж кг ^-1 °C ^-1 ]
Решение:

Пример 5. На определенном участке водопада Виктория в Африке вода падает вертикально с высоты 480 м.
(a) Объясните, почему вода у основания водопада имеет температуру немного выше, чем вода наверху.
(б) Оцените максимально возможную разницу температур воды у основания и наверху водопада.

Удельная теплоемкость воды | PHYWE

Удельная теплоемкость | 8 класс

Удельная теплоемкость вещества

Единица измерения удельной теплоемкости

Табличные значения удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость и агрегатные состояния вещества

Тепло

Какова формула удельной теплоемкости?