Удельная теплоемкость: для чего она нужна и в чем ее смысл? Удельная теплоемкость воды


Удельная теплоёмкость - это... Что такое 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: c=\frac{Q}{ m\Delta t}, где ~c — удельная теплоёмкость, ~Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), ~m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ~\Delta t — разность конечной и начальной температур вещества.

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ

Таблица I: Стандартные значения удельной теплоёмкости Внимание: Здесь указана удельная теплоёмкость с использованием единиц измерения температуры в Кельвинах(К). Элемент Агрегатное состояние УдельнаятеплоёмкостьДж/(г·K) Значения приведены для стандартных условий, если это не оговорено особо.
воздух (сухой) газ 1,005
воздух (100 % влажность) газ 1,0301
алюминий твёрдое тело 0,930
бериллий твёрдое тело 1,8245
латунь твёрдое тело 0,377
олово твёрдое тело 0,218
медь твёрдое тело 0,385
сталь твёрдое тело 0,500
алмаз твёрдое тело 0,502
этанол жидкость 2,460
золото твёрдое тело 0,129
графит твёрдое тело 0,720
гелий газ 5,190
водород газ 14,300
железо твёрдое тело 0,444
свинец твёрдое тело 0,130
чугун твёрдое тело 0,540
вольфрам твёрдое тело 0,134
литий твёрдое тело 3,582
ртуть жидкость 0,139
азот газ 1,042
Нефтяные масла (фракция нефти) зависит от углеводородных составляющих жидкость 1,67 - 2,01
кислород газ 0,920
кварцевое стекло твёрдое тело 0,703
вода 373К (100 °C) газ 2,020
сусло пивное жидкость 3,927
вода жидкость 4,183
лёд твёрдое тело 2,060
Таблица II: Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов Вещество Агрегатное состояние УдельнаятеплоёмкостькДж*(кг−1·K−1) ОбъёмнаятеплоёмкостькДж*(дм³−1·K−1)
асфальт твёрдое тело 0,92 1,2
полнотелый кирпич твёрдое тело 0,84 1,344
силикатный кирпич твёрдое тело 1 1,7
бетон твёрдое тело 0,88 1,7
кронглас (стекло) твёрдое тело 0,67 1,709
флинт (стекло) твёрдое тело 0,503 2,1
оконное стекло твёрдое тело 0,84 2,1
гранит твёрдое тело 0,790 2,1
гипс твёрдое тело 1,09 2,507
мрамор, слюда твёрдое тело 0,880 2,4
песок твёрдое тело 0,835 1,2
сталь твёрдое тело 0,47 3,713
почва твёрдое тело 0,80
древесина твёрдое тело 1,7 1

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Есть более полная статья
Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 19 ноября 2011.

dic.academic.ru

Удельные теплоемкости твердых веществ, жидкостей и газов (газов - при постоянном давлении 1 бар абс) + справочные плотности.

tehtab.ru

Теплоемкости удельные твердых веществ, жидкостей и газов (газов - при постоянном давлении 1 бар абс) + справочные плотности.

Твердые вещества. Удельная теплоемкость при 20 °C (если не указано другое).

Теплоемкости удельные твердых веществ, жидкостей и газов (газов - при постоянном давлении 1 бар абс) + справочные плотности.
Вещество Плотность, 10 3 кг/м 3 Удельная теплоемкость, кДж / (кг · К), при 20 oС
Асбест 2,4 0,8
Асбоцемент 1,8 0,96
Асфальт 1,4 0,92
Алюминий 2,7 0,92
Базальт 3,0 0,84
Бакелит 1,26-1,28 1,59
Бетон практическая 1,8-2,2 (до 2,7) 1,00
Бумага сухая - 1,34
Вольфрам 19,3 0,15
Гипс 2,3 1,09
Глина 2,3-2,4 0,88
Гранит 2,7 0,75
Графит 2,3 0,84
Грунт песчаный 1,5-2,0 1,10-3,32
Дерево (дуб) 0,7 2,40
Дерево (пихта) 0,5 2,70
Дерево (сосна)

 

0 ,5 2,70
ДСП 0,7 2,30
Железо 7,8 0,46
Земля влажная 1,9-2,0 2,0
Земля сухая 1,4-1,6 0,84
Земля утрамбованная 1,6-2 1,0-3,0
Зола 0,75 0,80
Золото 19,3 0,13
Известь 0,4-0,7 0,84
Кальцит (известковый шпат) 2,75 0,80
Камень 1,8-3 0,84-1,26
Каолин (белая глина) 2,6 0,88
Картон сухой - 1,34
Кварц   0,75
Кирпич 1,8 0,85
Кирпичная кладка 1,8-2,2 0,84-1,26
Кожа 2,65 1,51
Кокс (0-100°С) истинная 1,80-1,95 (кажущаяся 1,0) 0,84
Кокс (100-1000°С) = 1,13
Лед (0°С) 0,92 2,11
Лед (-10°С) = 2,22
Лед (-20°С) = 2,01
Лед (-60°С) = 1,64
Лед сухой (СО2 твердый) 1,97 1,38
Латунь 8,5 0,38
Медь 8,9 0,38
Мрамор 2,7 0,92
Никель 8,9 0,5
Олово 7,3 0,25
Парафин 0,9 2,89
Песчаник глиноизвестняковый 2,2-2,7 0,96
Песчаник керамический = 0,75-0,84
Песчаник красный = 0,71
Полиэтилен 0,90-0,97 2,0-2,3
Полистирол 1,05 1,38
Полиуретан 1,1-1,2 1,38
Полихлорвинил/Поливинилхлорид 0,7-0,8 1,00
Пробка крошка <0,2 1,38
Пробка куском 0,24 2,05
Резина твердая 0,9-1,3 1,42
Свинец 1,4 0,13
Сера ромбическая 2,07 0,71
Серебро 10,5 0,25
Соль каменная 2,3 0,92
Соль поваренная 2,2 0,88
Сталь 7,8 0,46
Стекло оконное 2,5 0,67
Стекловолокно - 0,81
Тело человека 1,05 3,47
Уголь бурый (0-100 °С) 1-1,8

20% воды 2,09

60% воды 3,14

в брикетах 1,51

Уголь каменный (0-100 °С) 1,3-1,6 1,17-1,26
Фарфор 2,3 0,8
Хлопок - 1,3
Целлюлоза - 1,55
Цемент 3,1 (Насыпная =1,2) 0,8
Цинк 7,1 0,4
Чугун 7,4 0,54
Шерсть - 1,8
Шифер 1,6-1,8 0,75
Щебень Насыпная 1,2-1,8 0,75-1,00

Жидкости. Удельная теплоемкость при 20 °C (если не указано другое).

Вещество Плотность, 10 3 кг / м 3 Удельная теплоемкость при 20 oС, кДж / (кг · К)
Ацетон 0,79 2,160
Бензин 0,70 2,05
Бензол (10 °C) 0,90 1,42
Бензол (40 °C) 0,88 1,77
Вода 1 ,00 4,18-4,22
Вино 0,97 3,89
Глицерин 1,26 2,66
Гудрон 0,99 2,09
Деготь каменноугольный 0,92-0,96 2,09
Керосин 0,8-0,9 1,88-2,14
Кислота азотная концентрированая

 

1,52 3,10
Кислота серная концентрированая 1,83 1,34
Кислота соляная 17% 1,07 1,93
Клей столярный 1-1,5 4,19
Масло моторное 0,90 1,67-2,01
Масло оливкковое 0,89 1,84
Масло подсолнечное 0,89 1,84
Морская вода 18°С , 0,5% раствор соли

 

1,01 4,10
Морская вода 18°С , 3% раствор соли 1,03 3,93
Морская вода 18°С , 6% раствор соли 1,05 3,78
Молоко 1,02 3,93
Нефть 0,80 1,67-2,09
Пиво 1,01 3,85
Ртуть 13,60 0,13
Скипидар 0,86 1,80
Спирт метиловый (метанол) 0,79 2,47
Сприрт нашатырный <1 4,73
Спирт этиловый (этанол) 0,79 2,39
Толуол   1,72
Хлороформ   1,00
Этиленгликоль   2,30

Газы. Удельная теплоемкость при постоянном давлении 1 бар абс, при 20 °C (если не указано другое).

Вещество Химическая формула Плотность при нормальных условиях кг/м 3., или масса 1л в граммах Удельная теплоемкость при постоянном давлении, КДж/()кг*Л)
Азот N2 1,25 1,05
Аммиак NH 3 1,25 2,24
Аргон Ar 1,78 0,52
Ацетилен C 2 H 2 1,17 1,68
Ацетон C 3 H 6 O 2,58 -
Водород H 2 0,09 14,26
Водяной пар h3O 0,59 (при 100 °С) 2,14 (при 100 °С)
Воздух - 1,29 1
Гелий He 0,18 5,29
Кислород O 2 1,43 0,91
Неон Ne 0,90 1,03
Озон O 3 2,14 -
Пропан C 3 H 8 1,98 1,86
Сероводород H 2 S 1,54 1,02
Спирт этиловый C 2 H 6 O 2,05 -
Углекислый газ CO2 1,98 ≈1
Хлор Cl2 3,16 0,52

для чего она нужна и в чем ее смысл? :: SYL.ru

Физика и тепловые явления - это довольно обширный раздел, который основательно изучается в школьном курсе. Не последнее место в этой теории отводится удельным величинам. Первая из них — удельная теплоемкость.

Однако толкованию слова «удельный» обычно уделяется недостаточно внимания. Учащиеся просто запоминают его как данность. А что оно значит?

Если заглянуть в словарь Ожегова, то можно прочесть, что такая величина определяется как отношение. Причем оно может быть выполнено к массе, объему или энергии. Все эти величины обязательно полагается брать равными единице. Отношение к чему задается в удельной теплоемкости?

удельная теплоемкость формула

К произведению массы и температуры. Причем их значения обязательно должны быть равными единице. То есть в делителе будет стоять число 1, но его размерность будет сочетать килограмм и градус Цельсия. Это обязательно учитывается при формулировке определения удельной теплоемкости, которое дано немного ниже. Там же находится формула, из которой видно, что в знаменателе стоят именно эти две величины.

Что это такое?

Удельная теплоемкость вещества вводится в тот момент, когда рассматривается ситуация с его нагреванием. Без него невозможно узнать, какое количество теплоты (или энергии) потребуется затратить на этот процесс. А также вычислить ее значение при охлаждении тела. Кстати, эти два количества теплоты равны друг другу по модулю. Но имеют разные знаки. Так, в первом случае она положительная, потому что энергию нужно затратить и она передается телу. Вторая ситуация с охлаждением дает отрицательное число, потому что тепло выделяется, и внутренняя энергия тела уменьшается.

Обозначается эта физическая величина латинской буквой c. Определяется она как некоторое количество теплоты, необходимое для нагревания одного килограмма вещества на один градус. В курсе школьной физики в качестве этого градуса выступает тот, что берется по шкале Цельсия.

удельная теплоемкость для разных случаев теплообмена

Как ее сосчитать?

Если требуется узнать, чему равна удельная теплоемкость, формула выглядит так:

с = Q / (m * (t2 – t1)), где Q — количество теплоты, m — масса вещества, t2 – температура, которую тело приобрело в результате теплообмена, t1 — начальная температура вещества. Это формула № 1.

Исходя из этой формулы, единица измерения этой величины в международной системе единиц (СИ) оказывается Дж/(кг*ºС).

Как найти другие величины из этого равенства?

Во-первых, количество теплоты. Формула будет выглядеть таким образом: Q = с * m * (t2 – t1). Только в нее необходимо подставлять величины в единицах, входящих в СИ. То есть масса в килограммах, температура — в градусах Цельсия. Это формула № 2.

Во-вторых, массу вещества, которое остывает или нагревается. Формула для нее будет такой: m = Q / (c * (t2 – t1)). Это формула под № 3.

В-третьих, изменение температуры Δt = t2 – t1 = (Q / c * m). Знак «Δ» читается как «дельта» и обозначает изменение величины, в данном случае температуры. Формула № 4.

В-четвертых, начальную и конечную температуры вещества. Формулы, справедливые для нагревания вещества, выглядят таким образом: t1 = t2 - (Q / c * m), t2 = t1 + (Q / c * m). Эти формулы имеют № 5 и 6. Если в задаче идет речь об охлаждении вещества, то формулы такие: t1 = t2 + (Q / c * m), t2 = t1 - (Q / c * m). Эти формулы имеют № 7 и 8.

таблица удельной теплоемкости

Какие значения она может иметь?

Экспериментальным путем установлено, какие она имеет значения у каждого конкретного вещества. Поэтому создана специальная таблица удельной теплоемкости. Чаще всего в ней даны данные, которые справедливы при нормальных условиях.

ВеществоУдельная теплоемкость, Дж/(кг * ºС)
алюминий920
вода4200
графит750
железо460
золото130
латунь400
лед2100
медь400
олово230
свинец140
сталь500
стекло лабораторное840
чугун540

В чем заключается лабораторная работа по измерению удельной теплоемкости?

В школьном курсе физики ее определяют для твердого тела. Причем его теплоемкость высчитывается благодаря сравнению с той, которая известна. Проще всего это реализуется с водой.

удельная теплоемкость лабораторная работа

В процессе выполнения работы требуется измерить начальные температуры воды и нагретого твердого тела. Потом опустить его в жидкость и дождаться теплового равновесия. Весь эксперимент проводится в калориметре, поэтому потерями энергии можно пренебречь.

Потом требуется записать формулу количества теплоты, которое получает вода при нагревании от твердого тела. Второе выражение описывает энергию, которую отдает тело при остывании. Эти два значения равны. Путем математических вычислений остается определить удельную теплоемкость вещества, из которого состоит твердое тело.

Чаще всего ее предлагается сравнить с табличными значениями, чтобы попытаться угадать, из какого вещества сделано изучаемое тело.

Задача № 1

Условие. Температура металла изменяется от 20 до 24 градусов Цельсия. При этом его внутренняя энергия увеличилась на 152 Дж. Чему равна удельная теплоемкость металла, если его масса равна 100 граммам?

Решение. Для нахождения ответа потребуется воспользоваться формулой, записанной под номером 1. Все величины, необходимые для расчетов, есть. Только сначала необходимо перевести массу в килограммы, иначе ответ получится неправильный. Потому что все величины должны быть такими, которые приняты в СИ.

В одном килограмме 1000 граммов. Значит, 100 граммов нужно разделить на 1000, получится 0,1 килограмма.

Подстановка всех величин дает такое выражение: с = 152 / (0,1 * (24 – 20)). Вычисления не представляют особой трудности. Результатом всех действий является число 380.

Ответ: с = 380 Дж/(кг * ºС).

удельная теплоемкость

Задача № 2

Условие. Определить конечную температуру, до которой остынет вода объемом 5 литров, если она была взята при 100 ºС и выделила в окружающую среду 1680 кДж тепла.

Решение. Начать стоит с того, что энергия дана в несистемной единице. Килоджоули нужно перевести в джоули: 1680 кДж = 1680000 Дж.

Для поиска ответа необходимо воспользоваться формулой под номером 8. Однако в ней фигурирует масса, а в задаче она неизвестна. Зато дан объем жидкости. Значит, можно воспользоваться формулой, известной как m = ρ * V. Плотность воды равна 1000 кг/ м3. Но здесь объем потребуется подставлять в кубических метрах. Чтобы перевести их из литров, необходимо разделить на 1000. Таким образом, объем воды равен 0,005 м3.

Подстановка значений в формулу массы дает такое выражение: 1000 * 0,005 = 5 кг. Удельную теплоемкость потребуется посмотреть в таблице. Теперь можно переходить к формуле 8: t2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Первым действием полагается выполнить умножение: 4200 * 5. Результат равен 21000. Второе — деление. 1680000 : 21000 = 80. Последнее — вычитание: 100 - 80 = 20.

Ответ. t2 = 20 ºС.

удельная теплоемкость измерение температуры

Задача № 3

Условие. Имеется химический стакан массой 100 г. В него налито 50 г воды. Начальная температура воды со стаканом равна 0 градусам Цельсия. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы довести воду до кипения?

Решение. Начать стоит с того, чтобы ввести подходящее обозначение. Пусть данные, относящиеся к стакану, будут иметь индекс 1, а к воде — индекс 2. В таблице необходимо найти удельные теплоемкости. Химический стакан сделан из лабораторного стекла, поэтому его значение с1 = 840 Дж/ (кг * ºС). Данные для воды такие: с2 = 4200 Дж/ (кг * ºС).

Их массы даны в граммах. Требуется перевести их в килограммы. Массы этих веществ будут обозначены так: m1 = 0,1 кг, m2 = 0,05 кг.

Начальная температура дана: t1 = 0 ºС. О конечной известно, что она соответствует той, при которой вода кипит. Это t2 = 100 ºС.

Поскольку стакан нагревается вместе с водой, то искомое количество теплоты будет складываться из двух. Первой, которая требуется для нагревания стекла (Q1), и второй, идущей на нагревание воды (Q2). Для их выражения потребуется вторая формула. Ее необходимо записать два раза с разными индексами, а потом составить их сумму.

Получается, что Q = с1 * m1 * (t2 – t1) + с2 * m2 * (t2 – t1). Общий множитель (t2 – t1) можно вынести за скобку, чтобы было удобнее считать. Тогда формула, которая потребуется для расчета количества теплоты, примет такой вид: Q = (с1 * m1 + с2 * m2) * (t2 – t1). Теперь можно подставить известные в задаче величины и сосчитать результат.

Q = (840 * 0,1 + 4200 * 0,05) * (100 – 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (Дж).

Ответ. Q = 29400 Дж = 29,4 кДж.

www.syl.ru

Удельная теплоёмкость | Virtual Laboratory Wiki

Уде́льная теплоёмкость (обозначается как c) вещества определяется как количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один кельвин.

Единицей СИ для удельной теплоёмкости является Джоуль на килограмм-Кельвин ($ \frac {J} {kg \times K} $).

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: $ c=\frac{Q}{m\Delta t} $, где $ ~c $ — удельная теплоёмкость, $ ~Q $ — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), $ ~m $ — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, $ ~\Delta t $ — разность температур, на которую нагрели вещество.

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ Править

Таблица I: Стандартные значения удельной теплоёмкости Элемент Агрегатное состояние УдельнаятеплоёмкостькДж·кг-1·K-1 Значения приведены для стандартных условий, если это не оговорено особо.
воздух (сухой) газ 1,005
воздух (100 % влажность) газ ≈ 1,030
алюминий твёрдое тело 0,930
бериллий твёрдое тело 1,824
латунь твёрдое тело 0,377
медь твёрдое тело 0,385
алмаз твёрдое тело 0,502
этанол жидкость 2,460
золото твёрдое тело 0,129
графит твёрдое тело 0,720
гелий газ 5,190
водород газ 14,300
железо твёрдое тело 0,444
литий твёрдое тело 3,582
ртуть жидкость 0,139
азот газ 1,042
масло жидкость ≈ 2,000
кислород газ 0,920
кварцевое стекло твёрдое тело 0,703
вода 373К газ 2,020
сусло пивное жидкость 3,9269
вода жидкость 4,183
вода твёрдое тело (0 °C) 2,060
Таблица II: Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов Вещество Агрегатное состояние УдельнаятеплоёмкостькДж·кг-1·K-1 УдельнаятеплоёмкостькДж·см³-1·K-1
асфальт твёрдое тело 0,92 1,012-1,38
полнотелый кирпич твёрдое тело 0,84 1,344
силикатный кирпич твёрдое тело 1 1,2 — 2,2
бетон твёрдое тело 0,88 1,584 — 2,156
кронглас (стекло) твёрдое тело 0,67 1,709
флинт (стекло) твёрдое тело 0,503 1,761 — 2,414
оконное стекло твёрдое тело 0,84 2,016 — 2,268
гранит твёрдое тело 0,790 2,014 — 2,22
гипс твёрдое тело 1,09 2,507
мрамор, слюда твёрдое тело 0,880 2,305 — 2,5
песок твёрдое тело 0,835 1,19 — 1,336
сталь твёрдое тело 0,47 3,713
почва твёрдое тело 0,80
древесина твёрдое тело 1,7 0,68 — 1,36

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Удельная теплоёмкость. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

ru.vlab.wikia.com


Смотрите также