Специфични топлотни капацитет: за шта је и шта је његово значење?

Физика и термални феномени су прилично опсежна секција која се темељно проучава у школском курсу. Није задње мјесто у овој теорији дато одређеним количинама. Први је специфични топлотни капацитет.

Међутим, тумачењу речи „специфично“ обично се не посвећује довољно пажње. Студенти га се једноставно сјећају као дан. Шта то значи?

Ако погледате у Озхегов речник, можете прочитати да је таква вредност дефинисана као однос. Штавише, може се извршити на масу, волумен или енергију. Све ове вриједности морају се узети као једнаке. Однос према ономе што је дато у специфичној топлоти?

На производ масе и температуре. Штавише, њихове вредности нужно морају бити једнаке. То значи да ће број 1 бити у прегради, али ће његова димензија комбиновати килограм и степен Целзијуса. Ово се нужно узима у обзир приликом формулисања дефиниције специфичне топлоте, која је дата мало испод. Постоји и формула из које се може видети да ове две вредности стоје у имениоцу.

Шта је то?

Специфична топлота неке супстанце се уноси у тренутку када се разматра ситуација са његовим грејањем. Без ње немогуће је знати које количина топлоте (или енергије) ће морати потрошити на овај процес. И такође да израчунате његову вредност приликом хлађења тела. Иначе, ове двије количине топлине једнаке су једна другој у апсолутној вриједности. Али они имају различите знакове. Дакле, у првом случају, то је позитивно, јер се енергија мора потрошити и преносити на тијело. Друга ситуација хлађења даје негативан број, јер се ослобађа топлота, и унутрашња енергија тело се смањује.

Ова физичка величина означена је латиничним словом ц. Дефинише се као одређена количина топлоте која је потребна за загревање једног килограма супстанце за један степен. У току школске физике овај степен је онај који се узима на скали Целзијуса.

Како то бројити?

Ако желите да знате која је специфична топлотна снага, формула изгледа овако:

ц = К / (м * (т ₂ - т ₁ )), где је К количина топлоте, м је маса супстанце, т ₂ је температура коју је тело стекло као резултат измене топлоте, т ₁ је почетна температура супстанце. Ово је формула број 1.

На основу ове формуле, јединица за мерење ове величине у међународном систему јединица (СИ) је Ј / (кг * ºС).

Како пронаћи друге вриједности из ове једнаџбе?

Прво, количина топлоте. Формула ће изгледати овако: К = ц * м * (т ₂ - т ₁ ). Само је потребно замијенити вриједности у јединицама укљученим у СИ. То јест, маса у килограмима, температура - у степенима Целзијуса. Ово је формула број 2.

Друго, маса супстанце која хлади или загрева. Формула за то ће бити: м = К / (ц * (т ₂ - т ₁ )). Ово је формула број 3.

Треће, промена температуре Δт = т ₂ - т ₁ = (К / ц * м). Знак "Δ" се чита као "делта" и означава промену величине, у овом случају температуре. Формула број 4.

Четврто, почетна и завршна температура супстанце. Формуле које важе за загревање супстанце изгледају овако: т ₁ = т ₂ - (К / ц * м), т ₂ = т ₁ + (К / ц * м). Ове формуле имају бр. 5 и 6. Ако се проблем односи на хлађење супстанце, онда су формуле: т ₁ = т ₂ + (К / ц * м), т ₂ = т ₁ - (К / ц * м). Ове формуле су бр. 7 и 8.

Које вредности може имати?

Експериментално је утврђено које вредности има за сваку специфичну супстанцу. Стога је створена посебна таблица специфичне топлине. Најчешће даје податке који су важећи у нормалним условима.

Који је лабораторијски рад на мерењу специфичне топлоте?

У школском курсу физике одређује се за солидну. Штавише, његов топлотни капацитет је израчунат због поређења са оним што је познато. То се најлакше ради са водом.

У процесу извођења радова потребно је мјерити почетне температуре воде и загријане круте твари. Затим га спустите у течност и сачекајте термалну равнотежу. Цео експеримент се изводи у калориметру, тако да се губитак енергије може занемарити.

Затим треба да напишете формулу количине топлоте коју вода добија када се загреје од чврстог материјала. Други израз описује енергију коју тело даје када се охлади. Ове две вредности су једнаке. Математичким прорачунима остаје да се одреди специфични топлотни капацитет супстанце која чини чврсту супстанцу.

Најчешће се предлаже да се то упореди са табеларним вредностима како би се покушало погодити од које је материје израђено тело.

Проблем број 1

Цондитион Температура метала варира од 20 до 24 степена Целзијуса. Истовремено, његова унутрашња енергија порасла је за 152 Ј. Која је специфична топлотна снага метала, ако је његова маса 100 грама?

Одлука. Да бисте пронашли одговор, морате користити формулу написану под бројем 1. Све вриједности потребне за израчунавање су. Само прво морате претворити масу у килограме, иначе ће одговор бити погрешан. Зато што све количине морају бити такве да су прихваћене у СИ.

У једном килограму од 1000 грама. Дакле, 100 грама треба поделити на 1000, испостави се 0,1 кг.

Замена свих вредности даје следећи израз: ц = 152 / (0.1 * (24 - 20)). Прорачуни нису посебно тешки. Резултат свих акција је број 380.

Одговор: ц = 380 Ј / (кг * ºС).

Проблем број 2

Цондитион Одредити коначну температуру до које ће се вода од 5 литара охладити ако се узме на 100 ºС и ослободи 1680 кЈ топлоте у околину.

Одлука. Требало би почети са чињеницом да се енергија даје у не-системској јединици. Килојоуле треба превести у џул: 1680 кЈ = 1680000 Ј.

Да бисте тражили одговор, морате користити формулу број 8. Међутим, маса се појављује у њој, али је у проблему непозната. Али с обзиром на количину течности. Дакле, можете користити формулу познату као м = ρ * В. Густина воде једнака 1000 кг / м ³ . Али овде треба заменити волумен у кубним метрима. Да би се пренијели са литара, потребно је подијелити их на 1000. Дакле, волумен воде је 0,005 м ³ .

Замена вредности у масеној формули даје следећи израз: 1000 * 0.005 = 5 кг. Специфична топлота ће морати да гледа у стол. Сада можете прећи на формулу 8: т ₂ = 100 + (1680000/4200 * 5).

Прва акција треба да изводи множење: 4200 * 5. Резултат је 21000. Други је подела. 1680000: 21000 = 80. Последње је одузимање: 100 - 80 = 20.

Одговор је. т ₂ = 20 ºС.

Проблем број 3

Цондитион Постоји чаша тешка 100 г. У њу се сипа 50 г воде. Почетна температура воде са стаклом је 0 степени Целзијуса. Колико топлоте је потребно да се вода доведе до кључања?

Одлука. Требали бисте почети уносом одговарајуће ознаке. Нека подаци који се односе на стакло буду индекс 1, а вода - индекс 2. Специфичне топлинске капацитете треба наћи у табели. Чаша је израђена од лабораторијског стакла, тако да је његова вредност ₁ = 840 Ј / (кг * ºС). Подаци за воду су следећи: с ₂ = 4200 Ј / (кг * ºС).

Њихове масе су у грамима. Потребно их је претворити у килограме. Маса ових супстанци ће бити означена као: м ₁ = 0,1 кг, м ₂ = 0,05 кг.

Почетна температура је дата: т ₁ = 0 ºС. На крају је познато да одговара ономе у коме вода кључа. То је т ₂ = 100 ºС.

Пошто се стакло загрева водом, потребна количина топлоте ће се састојати од два. Први, који је потребан за загревање стакла (К ₁ ), а други, загревање воде (К ₂ ). За њихово изражавање потребна је друга формула. Мора се забиљежити два пута с различитим индексима, а затим се израчунати њихова сума.

Показало се да је К = ц ₁ * м ₁ * (т ₂ - т ₁ ) + ц ₂ * м ₂ * (т ₂ - т ₁ ). Заједнички фактор (т ₂ - т ₁ ) може се извући из носача тако да га је лакше израчунати. Тада ће формула која ће бити потребна за израчунавање количине топлоте изгледати овако: К = (са ₁ * м ₁ + са ₂ * м ₂ ) * (т ₂ - т ₁ ). Сада можете заменити вредности познате у проблему и бројати резултат.

К = (840 * 0.1 + 4200 * 0.05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (Ј).

Одговор је. К = 29400 Ј = 29,4 кЈ.