Количеството енергия, което трябва да се достави на 1 g вещество, за да се повиши температурата му с 1°C. По дефиниция, за да се повиши температурата на 1 g вода с 1°C, са необходими 4,18 J Екологичен енциклопедичен речник. Екологичен речник

специфична топлина- - [A.S. Goldberg. Англо-руски енергиен речник. 2006] Теми за енергия като цяло EN специфична топлинаSH ...

СПЕЦИФИЧНА ТОПЛИНА- физически количество, измерено чрез количеството топлина, необходимо за нагряване на 1 kg вещество с 1 K (cm). SI единица за специфичен топлинен капацитет (cm) на килограм келвин (J kg∙K)) ... Голяма политехническа енциклопедия

специфична топлина- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. топлинен капацитет на единица маса; маса топлинна мощност; специфичен топлинен капацитет vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, е рус. масов топлинен капацитет, f;… … Fizikos terminų žodynas

Вижте Топлинна мощност... Велика съветска енциклопедия

специфична топлина - специфична топлина … Речник на химичните синоними I

специфичен топлинен капацитет на газа- - Теми нефтена и газова промишленост EN газ специфична топлина ... Ръководство за технически преводач

специфичен топлинен капацитет на маслото- - Теми петролна и газова промишленост EN петрол специфична топлина ... Ръководство за технически преводач

специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане- - [A.S. Goldberg. Англо-руски енергиен речник. 2006] Теми: енергия като цяло EN специфична топлина при постоянно наляганеcpпостоянно налягане специфична топлина ... Ръководство за технически преводач

специфичен топлинен капацитет при постоянен обем- - [A.S. Goldberg. Англо-руски енергиен речник. 2006] Теми: енергия като цяло EN специфична топлина при постоянен обем постоянен обем специфична топлинаCv ... Ръководство за технически преводач

Книги

• Физически и геоложки основи на изследването на движението на водата в дълбоки хоризонти, В.В. началото на книгата, преглед на състоянието на познанията по проблема за движението на дълбоки...

Специфичният топлинен капацитет е характеристика на дадено вещество. т.е. различни веществаразлично е. Освен това едно и също вещество, но в различни агрегатни състояния, има различни специфичен топлинен капацитет. По този начин е правилно да се говори за специфичен топлинен капацитет на дадено вещество (специфичен топлинен капацитет на вода, специфичен топлинен капацитет на злато, специфичен топлинен капацитет на дърво и др.).

Специфичният топлинен капацитет на дадено вещество показва колко топлина (Q) трябва да му бъде предадено, за да се нагрее 1 килограм от това вещество с 1 градус по Целзий. Специфичният топлинен капацитет се означава с латиница c. Тоест c = Q/mt. Като се има предвид, че t и m са равни на единица (1 kg и 1 °C), тогава специфичният топлинен капацитет е числено равен на количеството топлина.

Въпреки това топлината и специфичният топлинен капацитет имат различни мерни единици. Топлината (Q) в системата Cu се измерва в джаули (J). А специфичният топлинен капацитет е в джаули, разделен на килограм, умножен по градуси по Целзий: J/(kg °C).

Ако специфичният топлинен капацитет на дадено вещество е например 390 J/(kg °C), това означава, че ако 1 kg от това вещество се нагрее с 1 °C, то ще абсорбира 390 J топлина. Или, с други думи, за да се нагрее 1 kg от това вещество с 1 °C, трябва да му бъдат предадени 390 J топлина. Или, ако 1 kg от това вещество се охлади с 1 °C, то ще отдели 390 J топлина.

Ако не 1, а 2 kg вещество се нагрее с 1 °C, тогава трябва да му се предаде два пъти повече топлина. Така че за горния пример вече ще бъде 780 J. Същото ще се случи, ако 1 kg от веществото се нагрее с 2 °C.

Специфичният топлинен капацитет на веществото не зависи от началната му температура. Тоест, ако, например, течна вода има специфичен топлинен капацитет от 4200 J/(kg °C), тогава нагряването с 1 °C дори на вода с двадесет градуса или деветдесет градуса ще изисква еднакво 4200 J топлина на 1 kg .

Но ледът има специфичен топлинен капацитет, различен от течна вода, почти два пъти повече. Но за да се загрее с 1 °C, ще е необходимо същото количество топлина за 1 kg, независимо от първоначалната му температура.

Специфичният топлинен капацитет също не зависи от формата на тялото, което е направено от това вещество. Стоманена щанга и стоманен лист, имащи еднаква маса, ще изискват същото количество топлина, за да ги нагреят с еднакъв брой градуси. Друго нещо е, че в този случай обменът на топлина с среда. Чаршафът има по-голяма повърхност от лентата, което означава, че чаршафът отделя повече топлина и следователно ще се охлади по-бързо. Но в идеални условия(когато загубата на топлина може да се пренебрегне) формата на тялото няма значение. Следователно те казват, че специфичният топлинен капацитет е характеристика на вещество, но не и на тяло.

Така че специфичният топлинен капацитет на различните вещества е различен. Това означава, че ако се даде различни веществас еднаква маса и с еднаква температура, то за да се загреят до различна температура, трябва да се пренесат различни количестватоплина. Например, килограм мед ще изисква около 10 пъти по-малко топлина от водата. Това означава, че медта има специфичен топлинен капацитет, който е приблизително 10 пъти по-малък от този на водата. Можем да кажем, че „в медта се поставя по-малко топлина“.

Количеството топлина, което трябва да се предаде на тялото, за да се загрее от една температура до друга, се намира по следната формула:

Q = cm(t k – t n)

Тук tk и tn са крайната и началната температура, m е масата на веществото, c е неговият специфичен топлинен капацитет. Специфичният топлинен капацитет обикновено се взема от таблици. От тази формула може да се изрази специфичният топлинен капацитет.

/(kg K) и др.

Специфичният топлинен капацитет обикновено се обозначава с буквите cили СЪС, често с индекси.

На стойност специфичен топлинен капацитетповлиян от температурата на веществото и други термодинамични параметри. Например, измерването на специфичния топлинен капацитет на водата ще даде различни резултатипри 20 °C и 60 °C. В допълнение, специфичният топлинен капацитет зависи от това как е позволено да се променят термодинамичните параметри на веществото (налягане, обем и т.н.); например специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане ( C P) и при постоянен обем ( C V), най-общо казано, са различни.

Формула за изчисляване на специфичния топлинен капацитет:

$c=\backslash frac(Q)(m\backslash Delta\; T),$Къде c- специфичен топлинен капацитет, Q- количеството топлина, получено от дадено вещество при нагряване (или освободено при охлаждане), м- маса на нагрятото (охладено) вещество, Δ Т- разликата между крайната и началната температура на веществото.

Специфичният топлинен капацитет може да зависи (и по принцип, строго погледнато, винаги, повече или по-малко силно, зависи) от температурата, следователно следната формула с малки (формално безкрайно малки) стойности е по-правилна: $\backslash delta\; T$И $\backslash delta\; Q$:

$c(T)\; =\; \backslash frac\; 1\; (m)\; \backslash left(\backslash frac(\backslash delta\; Q)(\backslash delta\; T)\backslash right).$

Специфични топлинни стойности за някои вещества

(За газовете е даден специфичният топлинен капацитет в изобарен процес (C p))

Вижте също

Напишете отзив за статията "Специфичен топлинен капацитет"

Бележки

Литература

• Маси физични величини. Наръчник, изд. И. К. Кикойна, М., 1976.
• Сивухин Д.В. Общ курсфизика. - Т. II. Термодинамика и молекулярна физика.
• Е. М. Лифшиц // под. изд. А. М. ПрохороваФизическа енциклопедия. - М.: „Съветска енциклопедия“, 1998. - Т. 2.<

Откъс, описващ специфичния топлинен капацитет

На следващия ден графинята, поканила Борис при себе си, разговаря с него и от този ден той спря да посещава Ростови.

На 31 декември, в новогодишната нощ на 1810 г., le reveillon [нощна вечеря], имаше бал в къщата на благородника на Екатерина. Дипломатическият корпус и суверенът трябваше да бъдат на бала.
На Английската алея прочутата къща на благородник грееше в безброй светлини. На осветения вход с червена кърпа стоеше полиция, и то не само жандармеристи, но и шефът на полицията на входа и десетки полицаи. Каретите потеглиха и дойдоха нови с червени лакеи и лакеи с шапки с пера. От вагоните излизаха мъже в униформи, звезди и ленти; дами в сатен и хермелин внимателно слизаха по шумно постланите стъпала и забързано и безшумно вървяха по платното на входа.
Почти всеки път, когато пристигне нов файтон, в тълпата се чува ропот и се свалят шапки.
„Суверен?... Не, министър... принц... пратеник... Не виждате ли перата?...” – казаха от тълпата. Един от тълпата, по-добре облечен от останалите, изглежда познаваше всички и назова по име най-благородните благородници от онова време.
Вече една трета от гостите бяха пристигнали на този бал, а Ростови, които трябваше да бъдат на този бал, все още набързо се готвеха да се обличат.
Имаше много разговори и подготовка за този бал в семейство Ростови, много страхове, че поканата няма да бъде получена, роклята няма да бъде готова и всичко няма да се получи както трябва.
Заедно с Ростови на бала отиде Мария Игнатиевна Перонская, приятелка и роднина на графинята, слаба и жълта прислужница на стария двор, водеща провинциалните Ростови във висшето петербургско общество.
В 10 часа вечерта Ростови трябваше да вземат прислужницата в Таврическата градина; и въпреки това вече беше пет без десет, а младите дами още не бяха облечени.
Наташа отиваше на първия голям бал в живота си. Този ден тя стана в 8 часа сутринта и цял ден беше в трескаво безпокойство и активност. Цялата й сила от самата сутрин беше насочена към това всички те: тя, майка, Соня да са облечени по най-добрия възможен начин. Соня и графинята й се довериха напълно. Графинята трябваше да носи кадифена рокля масака, двете бяха облечени в бели опушени рокли върху розови, копринени калъфи с рози в корсажа. Косата трябваше да бъде сресана a la grecque [на гръцки].
Всичко най-важно вече беше направено: краката, ръцете, шията, ушите вече бяха особено внимателно, като в бална зала, измити, парфюмирани и напудрени; вече носеха копринени, мрежести чорапи и бели сатенени обувки с панделки; прическите бяха почти готови. Соня свърши с обличането, графинята също; но Наташа, която работеше за всички, изостана. Тя все още седеше пред огледалото с пеньоар, преметнат върху тънките й рамене. Соня, вече облечена, застана в средата на стаята и, като натисна болезнено с малкия си пръст, заби последната панделка, която изскърца под иглата.

Нека сега въведем една много важна термодинамична характеристика, наречена топлинен капацитет системи(традиционно се обозначава с буквата СЪСс различни индекси).

Топлинна мощност - стойност добавка, зависи от количеството вещество в системата. Следователно те също въвеждат специфичен топлинен капацитет

И моларен топлинен капацитет

Тъй като количеството топлина не е функция на състоянието и зависи от процеса, топлинният капацитет също ще зависи от метода на подаване на топлина към системата. За да разберем това, нека си припомним първия закон на термодинамиката. Равенство при разделяне ( 2.4) за елементарно нарастване на абсолютната температура dT,получаваме връзката

Вторият член, както видяхме, зависи от вида на процеса. Обърнете внимание, че в общия случай на неидеална система, взаимодействието на чиито частици (молекули, атоми, йони и т.н.) не може да бъде пренебрегнато (вижте например § 2.5 по-долу, който разглежда газа на Ван дер Ваалс), вътрешният енергия зависи не само от температурата, но и от обема на системата. Това се обяснява с факта, че енергията на взаимодействие зависи от разстоянието между взаимодействащите частици. Когато обемът на системата се промени, концентрацията на частиците се променя, съответно се променя средното разстояние между тях и в резултат на това се променя енергията на взаимодействие и цялата вътрешна енергия на системата. С други думи, в общия случай на неидеална система

Следователно в общия случай първият член не може да бъде записан под формата на обща производна; общата производна трябва да бъде заменена с частична производна с допълнителна индикация за постоянната стойност, при която се изчислява. Например за изохоричен процес:

.

Или за изобарен процес

Частната производна, включена в този израз, се изчислява с помощта на уравнението на състоянието на системата, написано във формата . Например в специалния случай на идеален газ

тази производна е равна

.

Ще разгледаме два специални случая, съответстващи на процеса на добавяне на топлина:

• постоянен обем;
• постоянно налягане в системата.

В първия случай работете dA = 0и получаваме топлинния капацитет C Vидеален газ при постоянен обем:

Като се вземе предвид горната уговорка, за неидеална система отношението (2.19) трябва да бъде написано в следната обща форма

Подмяна в 2.7на и веднага получаваме:

.

Да се ​​изчисли топлинния капацитет на идеален газ С тпри постоянно налягане ( dp = 0) ще вземем предвид, че от уравнението ( 2.8) следва израза за елементарна работа с безкрайно малка промяна на температурата

В крайна сметка получаваме

Разделяйки това уравнение на броя на моловете вещество в системата, получаваме подобна връзка за моларните топлинни мощности при постоянен обем и налягане, т.нар. Връзката на Майер

За справка представяме обща формула - за произволна система - свързваща изохорни и изобарни топлинни мощности:

Изразите (2.20) и (2.21) се получават от тази формула чрез заместване в нея на израза за вътрешната енергия на идеален газ и използвайки неговото уравнение на състоянието (вижте по-горе):

.

Топлинният капацитет на дадена маса на вещество при постоянно налягане е по-голям от топлинния капацитет при постоянен обем, тъй като част от подадената енергия се изразходва за извършване на работа и за същото нагряване е необходимо да се достави повече топлина. Обърнете внимание, че от (2.21) следва физическият смисъл на газовата константа:

Така се оказва, че топлинният капацитет зависи не само от вида на веществото, но и от условията, при които протича процесът на промяна на температурата.

Както виждаме, изохорният и изобарният топлинен капацитет на идеалния газ не зависят от температурата на газа за реалните вещества, тези топлинни капацитети също зависят, най-общо казано, от самата температура Т.

Изохорният и изобарният топлинен капацитет на идеален газ могат да бъдат получени директно от общата дефиниция, ако използваме формулите, получени по-горе ( 2.7) и (2.10) за количеството топлина, получено от идеален газ по време на тези процеси.

За изохоричен процес изразът за C Vследва от ( 2.7):

За изобарен процес изразът за S pследва от (2.10):

За моларни топлинни мощностиот това получаваме следните изрази

Съотношението на топлинните мощности е равно на адиабатния показател:

На термодинамично ниво е невъзможно да се предвиди числената стойност ж; успяхме да направим това само при разглеждане на микроскопичните свойства на системата (виж израз (1.19), както и ( 1.28) за смес от газове). От формули (1.19) и (2.24) следват теоретични прогнози за моларните топлинни мощности на газовете и адиабатния показател.

Едноатомни газове (i=3):

Двуатомни газове (i=5):

Многоатомни газове (i=6):

Експерименталните данни за различни вещества са дадени в таблица 1.

Таблица 1

Може да се види, че простият модел на идеалните газове като цяло описва свойствата на реалните газове доста добре. Моля, имайте предвид, че съвпадението е получено без да се вземат предвид вибрационните степени на свобода на газовите молекули.

Дадохме и стойностите на моларния топлинен капацитет на някои метали при стайна температура. Ако си представим кристалната решетка на метал като подреден набор от твърди топки, свързани чрез пружини със съседни топки, тогава всяка частица може да вибрира само в три посоки ( броя = 3), и всяка такава степен на свобода е свързана с кинетика k V T/2и същата потенциална енергия. Следователно кристалната частица има вътрешна (вибрационна) енергия k V T.Умножавайки по числото на Авогадро, получаваме вътрешната енергия на един мол

откъде идва стойността на моларния топлинен капацитет?

(Поради малкия коефициент на топлинно разширение на твърдите вещества, те не се разграничават с пИ c v). Дадената зависимост за моларния топлинен капацитет на твърдите тела се нарича Законът на Дюлонг и Петии таблицата показва добро съответствие с изчислената стойност

с експеримент.

Говорейки за доброто съответствие между дадените зависимости и експерименталните данни, трябва да се отбележи, че то се наблюдава само в определен температурен диапазон. С други думи, топлинният капацитет на системата зависи от температурата и формулите (2.24) имат ограничен обхват. Нека първо разгледаме фиг. 2.10, която показва експерименталната зависимост на топлинния капацитет с телевизорводороден газ от абсолютна температура Т.

ориз. 2.10. Моларен топлинен капацитет на водороден газ H2 при постоянен обем като функция от температурата (експериментални данни)

По-долу, за краткост, говорим за липсата на определени степени на свобода в молекулите в определени температурни диапазони. Нека ви напомним още веднъж, че всъщност става дума за следното. По квантови причини относителният принос към вътрешната енергия на газ на отделните видове движение наистина зависи от температурата и в определени температурни интервали може да бъде толкова малък, че в експеримент - винаги извършен с крайна точност - е незабележим. Резултатът от експеримента изглежда така, сякаш тези видове движение не съществуват и няма съответните степени на свобода. Броят и характерът на степените на свобода се определят от структурата на молекулата и триизмерността на нашето пространство – те не могат да зависят от температурата.

Приносът към вътрешната енергия зависи от температурата и може да бъде малък.

При температури под 100 Ктоплинен капацитет

което показва липсата както на ротационни, така и на вибрационни степени на свобода в молекулата. След това, с повишаване на температурата, топлинният капацитет бързо се увеличава до класическата стойност

характеристика на двуатомна молекула с твърда връзка, в която няма вибрационни степени на свобода. При температури над 2000 Kтоплинен капацитет показва нов скок на стойността

Този резултат показва появата на вибрационни степени на свобода. Но всичко това все още изглежда необяснимо. Защо една молекула не може да се върти при ниски температури? И защо вибрациите в молекулата възникват само при много високи температури? Предишната глава даде кратък качествен преглед на квантовите причини за това поведение. И сега можем само да повторим, че цялата материя се свежда до конкретно квантови явления, които не могат да бъдат обяснени от гледна точка на класическата физика. Тези явления се обсъждат подробно в следващите раздели на курса.

Допълнителна информация

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Яворски Б.М., Детлаф А.А. Handbook of Physics, Science, 1977 - стр. 236 - таблица на характеристичните температури на "включване" на вибрационни и ротационни степени на свобода на молекулите за някои специфични газове;

Нека сега се обърнем към фиг. 2.11, представляваща зависимостта на моларните топлинни мощности на три химични елемента (кристали) от температурата. При високи температури и трите криви клонят към една и съща стойност

съответния закон на Дюлонг и Пети. Оловото (Pb) и желязото (Fe) на практика имат този ограничаващ топлинен капацитет дори при стайна температура.

ориз. 2.11. Зависимост на моларния топлинен капацитет на три химични елемента - кристали на олово, желязо и въглерод (диамант) - от температурата

За диаманта (C) тази температура все още не е достатъчно висока. А при ниски температури и трите криви показват значително отклонение от закона на Дюлонг и Пети. Това е още едно проявление на квантовите свойства на материята. Класическата физика се оказва безсилна да обясни много от моделите, наблюдавани при ниски температури.

Допълнителна информация

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - J. de Boer Въведение в молекулярната физика и термодинамика, Изд. IL, 1962 - стр. 106–107, част I, § 12 - принос на електроните към топлинния капацитет на металите при температури, близки до абсолютната нула;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Перелман Я.И. знаеш ли физика Библиотека "Квант", бр.82, ​​Наука, 1992г. Страница 132, въпрос 137: кои тела имат най-голям топлинен капацитет (виж отговора на стр. 151);

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Перелман Я.И. знаеш ли физика Библиотека "Квант", бр.82, ​​Наука, 1992г. Страница 132, въпрос 135: за нагряване на вода в три състояния - твърдо, течно и пара (за отговора вижте стр. 151);

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - физическа енциклопедия. Калориметрия. Описани са методи за измерване на топлинни мощности.

Устройства и аксесоари, използвани в работата:

2. Тежести.

3. Термометър.

4. Калориметър.

6. Калориметрично тяло.

7. Домакински плочки.

Цел на работата:

Научете се експериментално да определяте специфичния топлинен капацитет на дадено вещество.

I. ТЕОРЕТИЧНО ВЪВЕДЕНИЕ.

Топлопроводимост- пренос на топлина от по-нагрети части на тялото към по-малко нагрети в резултат на сблъсък на бързи молекули с бавни, в резултат на което бързите молекули предават част от енергията си на бавните.

Промяната във вътрешната енергия на всяко тяло е правопропорционална на неговата маса и промяната в телесната температура.

DU = cmDT (1)
Q = cmDT (2)

Величината c, характеризираща зависимостта на промяната на вътрешната енергия на тялото при нагряване или охлаждане от вида на веществото и външните условия, се нарича специфичен топлинен капацитет на тялото.

(4)

Стойността С, характеризираща зависимостта на тялото от поглъщане на топлина при нагряване и равна на съотношението на количеството топлина, предадена на тялото, към повишаването на неговата температура, се нарича топлинен капацитет на тялото.

C = c × m. (5)
(6)
Q = CDT (7)

Моларен топлинен капацитет Cm,е количеството топлина, необходимо за нагряване на един мол вещество с 1 Келвин

Cm = cM. (8)
C m = (9)

Специфичният топлинен капацитет зависи от характера на процеса, при който се нагрява.

Уравнение на топлинния баланс.

При топлообмен сумата от количествата топлина, отдадена от всички тела, чиято вътрешна енергия намалява, е равна на сумата от количествата топлина, получена от всички тела, чиято вътрешна енергия нараства.

SQ отдел = SQ получаване (10)

Ако телата образуват затворена система и между тях се извършва само топлообмен, тогава алгебричната сума на получените и дадените количества топлина е равна на 0.

SQ dept + SQ получаване = 0.

Пример:

Топлообменът включва тяло, калориметър и течност. Тялото отдава топлина, калориметърът и течността я приемат.

Q t = Q k + Q f

Q t = c t m t (T 2 – Q)

Q k = c k m k (Q – T 1)

Q f = c f m f (Q – T 1)

Където Q(tau) е общата крайна температура.

s t m t (T 2 -Q) = s до m до (Q- T 1) + s f m f (Q- T 1)

s t = ((Q - T 1)*(s до m до + s w m w)) / m t (T 2 - Q)

T = 273 0 + t 0 C

2. ХОД НА РАБОТАТА.

ВСИЧКИ ТЕГЛЕНИ СЕ ИЗВЪРШВАТ С ТОЧНОСТ ДО 0,1гр.

1. Определете чрез претегляне масата на вътрешния съд, калориметър m 1.

2. Налейте вода във вътрешния съд на калориметъра, претеглете вътрешното стъкло заедно с излятата течност m до.

3. Определете масата на излятата вода m = m до - m 1

4. Поставете вътрешния съд на калориметъра във външния и измерете началната температура на водата T 1.

5. Извадете тестовото тяло от врящата вода, бързо го прехвърлете в калориметъра, като определите T 2 - началната температура на тялото, тя е равна на температурата на врящата вода.

6. Докато разбърквате течността в калориметъра, изчакайте докато температурата спре да се повишава: измерете крайната (постоянна) температура Q.

7. Извадете тестовото тяло от калориметъра, изсушете го с филтърна хартия и определете масата му m 3 чрез претегляне на кантар.

8. Въведете резултатите от всички измервания и изчисления в таблицата. Извършете изчисления до втория знак след десетичната запетая.

9. Създайте уравнение на топлинния баланс и от него намерете специфичния топлинен капацитет на веществото с.

10. Въз основа на резултатите, получени в приложението, определете веществото.

11. Изчислете абсолютната и относителната грешка на получения резултат спрямо табличния резултат, като използвате формулите:

;

12. Заключение за свършената работа.

ТАБЛИЦА С РЕЗУЛТАТИТЕ ОТ ИЗМЕРВАНЕТО И ИЗЧИСЛЕНИЕТО