Kaip manote, kas greičiau įkaista ant viryklės: litras vandens puode ar pats puodas, sveriantis 1 kilogramą? Kūnų masė yra vienoda, galima daryti prielaidą, kad kaitinimas vyks tokiu pat greičiu.
Bet taip nebuvo! Galite atlikti eksperimentą – kelioms sekundėms padėkite tuščią puodą ant ugnies, tik nedeginkite ir prisiminkite, iki kokios temperatūros jis įkaito. Ir tada į keptuvę supilkite lygiai tokio pat svorio vandens, koks yra keptuvės svoris. Teoriškai vanduo turėtų įkaisti iki tokios pat temperatūros kaip tuščia keptuvė per dvigubai ilgiau šiuo atvejuĮkaista jie abu – ir vanduo, ir keptuvė.
Tačiau net ir palaukę tris kartus ilgiau būsite įsitikinę, kad vanduo vis tiek įkais mažiau. Vanduo užtruks beveik dešimt kartų ilgiau, kad pasiektų tokią pačią temperatūrą kaip ir tokio pat svorio keptuvė. Kodėl tai vyksta? Kas neleidžia vandeniui įkaisti? Kodėl gamindami maistą turėtume eikvoti papildomai dujiniam šildymui vandenį? Nes ji egzistuoja fizinis kiekis, paskambino specifinė šiluminė talpa medžiagų.
Medžiagos savitoji šiluminė talpa
Ši reikšmė parodo, kiek šilumos turi būti perduota vieną kilogramą sveriančiam kūnui, kad jo temperatūra pakiltų vienu laipsniu Celsijaus. Matuojama J/(kg * ˚С). Ši vertė egzistuoja ne dėl savo užgaidos, o dėl skirtingų medžiagų savybių.
Savitoji vandens šiluma yra maždaug dešimt kartų didesnė už geležies specifinę šilumą, todėl keptuvė įkais dešimt kartų greičiau nei vanduo joje. Įdomu, kad ledo savitoji šiluminė talpa yra perpus mažesnė nei vandens. Todėl ledas įkais dvigubai greičiau nei vanduo. Ledą ištirpdyti lengviau nei šildyti vandenį. Kad ir kaip keistai tai skambėtų, tai yra faktas.
Šilumos kiekio apskaičiavimas
Savitoji šiluminė talpa nurodoma raide c Ir naudojama šilumos kiekio apskaičiavimo formulėje:
Q = c*m*(t2 – t1),
kur Q yra šilumos kiekis,
c - savitoji šiluminė talpa,
m - kūno svoris,
t2 ir t1 yra atitinkamai galutinė ir pradinė kūno temperatūra.
Savitosios šiluminės talpos formulė: c = Q / m* (t2 - t1)
Taip pat galite išreikšti pagal šią formulę:
- m = Q / c*(t2-t1) – kūno svoris
- t1 = t2 – (Q / c*m) – pradinė kūno temperatūra
- t2 = t1 + (Q / c*m) – galutinė kūno temperatūra
- Δt = t2 – t1 = (Q / c*m) – temperatūros skirtumas (delta t)
O dujų savitoji šiluminė talpa?Čia viskas painiau. SU kietosios medžiagos o su skysčiais situacija daug paprastesnė. Jų savitoji šiluminė talpa yra pastovi, žinoma ir lengvai apskaičiuojama reikšmė. Kalbant apie specifinę dujų šiluminę talpą, ši vertė labai skiriasi skirtingos situacijos. Paimkime orą kaip pavyzdį. Specifinė oro šiluminė talpa priklauso nuo jo sudėties, drėgmės ir atmosferos slėgio.
Tuo pačiu metu, kylant temperatūrai, dujų tūris didėja, todėl turime įvesti kitą reikšmę - pastovų arba kintamą tūrį, kuri taip pat turės įtakos šilumos talpai. Todėl skaičiuojant šilumos kiekį orui ir kitoms dujoms, naudojami specialūs dujų savitosios šiluminės talpos grafikai, priklausomai nuo įvairių veiksnių ir sąlygas.
Energijos kiekis, kurį reikia tiekti 1 g medžiagos, kad jos temperatūra pakiltų 1°C. Pagal apibrėžimą, norint padidinti 1 g vandens temperatūrą 1°C, reikia 4,18 J enciklopedinis žodynas.… … Ekologijos žodynas
specifinė šiluma- [A.S. Goldbergas. Anglų-rusų energetikos žodynas. 2006] Energijos temos apskritai EN specifinė šilumaSH ...
SPECIALUS ŠILUMAS- fizinis dydis, matuojamas šilumos kiekiu, reikalingu 1 kg medžiagos pašildyti 1 K (cm.). SI savitosios šiluminės talpos vienetas (cm) kilogramui kelvinų (J kg∙K)) ... Didžioji politechnikos enciklopedija
specifinė šiluma- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. šilumos talpa masės vienetui; masės šiluminė talpa; savitoji šiluminė talpa vok. Eigenwärme, f; specifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. masė šiluminė galia, f;… … Fizikos terminalų žodynas
Žiūrėkite Šilumos talpa... Didžioji sovietinė enciklopedija
specifinė šiluma - specifinė šiluma … Cheminių sinonimų žodynas I
specifinė dujų šiluminė galia-- Temos naftos ir dujų pramonė LT specifinė dujų šiluma... Techninis vertėjo vadovas
specifinė alyvos šiluminė talpa- — Temos naftos ir dujų pramonė LT naftos specifinė šiluma ... Techninis vertėjo vadovas
savitoji šiluminė talpa esant pastoviam slėgiui- [A.S. Goldbergas. Anglų-rusų energetikos žodynas. 2006] Temos: energija apskritai EN savitoji šiluma esant pastoviam slėgiuicpastovaus slėgio savitoji šiluma... Techninis vertėjo vadovas
savitoji šiluminė talpa esant pastoviam tūriui- [A.S. Goldbergas. Anglų-rusų energetikos žodynas. 2006] Temos: energija apskritai EN savitoji šiluma esant pastoviam tūriui pastovaus tūrio savitoji šilumaCv ... Techninis vertėjo vadovas
Knygos
- Fiziniai ir geologiniai vandens judėjimo giliuose horizontuose pagrindai, V. V. Truškinas Apskritai, knyga skirta vandens temperatūros savireguliacijos dėsniui, kurį autorius atrado 1991 m. knygos pradžia, giluminio judėjimo problemos žinių būklės apžvalga...
Savitoji šiluminė talpa – tai energija, reikalinga temperatūrai padidinti 1 gramu gryna medžiaga 1°. Parametras priklauso nuo jo cheminė sudėtis ir agregacijos būsena: dujinė, skysta arba kieta. Po atidarymo jis prasidėjo naujas turas termodinamikos, mokslo apie energijos pereinamuosius procesus, susijusius su šiluma ir sistemos funkcionavimu, plėtra.
kaip taisyklė, gamyboje naudojama savitoji šiluminė galia ir pagrindinė termodinamika radiatoriai ir sistemos, skirtos automobiliams vėsinti, taip pat chemijos, branduolinės inžinerijos ir aerodinamikos srityse. Jei norite sužinoti, kaip apskaičiuojama savitoji šiluminė galia, perskaitykite siūlomą straipsnį.
Prieš pradėdami tiesiogiai skaičiuoti parametrą, turėtumėte susipažinti su formule ir jos komponentais.
Specifinės šilumos talpos apskaičiavimo formulė yra tokia:
- c = Q/(m*∆T)
Skaičiavimams naudojamų kiekių ir jų simbolinių žymėjimų žinojimas yra nepaprastai svarbus. Tačiau būtina ne tik išmanyti jų vizualinį vaizdą, bet ir aiškiai suprasti kiekvieno prasmę. Medžiagos savitoji šiluminė talpa apskaičiuojama iš šių komponentų:
ΔT yra simbolis, rodantis laipsnišką medžiagos temperatūros kitimą. Simbolis "Δ" tariamas delta.
ΔT = t2–t1, kur
- t1 – pirminė temperatūra;
- t2 – galutinė temperatūra po pasikeitimo.
m – kaitinant sunaudotos medžiagos masė (g).
Q – šilumos kiekis (J/J)
Remiantis CR, galima išvesti kitas lygtis:
- Q = m*кp*ΔT – šilumos kiekis;
- m = Q/cr*(t2 - t1) – medžiagos masė;
- t1 = t2–(Q/tp*m) – pirminė temperatūra;
- t2 = t1+(Q/tp*m) – galutinė temperatūra.
Nurodymai, kaip apskaičiuoti parametrą
- Imk skaičiavimo formulė: šiluminė talpa = Q/(m*∆T)
- Užsirašykite pradinius duomenis.
- Pakeiskite juos į formulę.
- Atlikite skaičiavimą ir gaukite rezultatą.
Pavyzdžiui, apskaičiuokime nežinomą medžiagą, sveriančią 480 gramų, kurios temperatūra 15ºC, kuri dėl kaitinimo (tiekiant 35 tūkst. J) padidėjo iki 250º.
Vadovaudamiesi aukščiau pateiktomis instrukcijomis, atliekame šiuos veiksmus:
Užsirašykime pradinius duomenis:
- Q = 35 tūkst. J;
- m = 480 g;
- ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.
Paimame formulę, pakeičiame reikšmes ir išsprendžiame:
c=Q/(m*∆T)=35 tūkst. J/(480 g*235º)=35 tūkst. J/(112800 g*º)=0,31 J/g*º.
Skaičiavimas
Atlikime skaičiavimą C P vandens ir alavo at šias sąlygas:
- m = 500 gramų;
- t1 =24ºC ir t2 = 80ºC – vandeniui;
- t1 =20ºC ir t2 =180ºC – skardai;
- Q = 28 tūkst. J.
Pirmiausia nustatome atitinkamai vandens ir alavo ΔT:
- ΔТв = t2–t1 = 80–24 = 56ºC
- ΔTo = t2–t1 = 180–20 =160ºC
Tada randame savitąją šiluminę galią:
- c=Q/(m*ΔTv)= 28 tūkst. J/(500 g *56ºC) = 28 tūkst. J/(28 tūkst. g*ºC) = 1 J/g*ºC.
- c=Q/(m*ΔTo)=28 tūkst. J/(500 g*160ºC)=28 tūkst. J/(80 tūkst. g*ºC)=0,35 J/g*ºC.
Taigi vandens savitoji šiluminė talpa buvo 1 J/g *ºC, o alavo – 0,35 J/g*ºC. Iš to galime daryti išvadą, kad kada vienodos vertės 28 tūkst. džaulių šilumos sąnaudos alavas įkais greičiau nei vanduo, nes jos šiluminė talpa mažesnė.
Šiluminę talpą turi ne tik dujos, skysčiai ir kietosios medžiagos, bet ir maisto produktai.
Kaip apskaičiuoti maisto šiluminę talpą
Skaičiuojant galios talpą lygtis bus tokia:
с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908 *a), kur:
- w – vandens kiekis produkte;
- p – baltymų kiekis produkte;
- f – riebalų procentas;
- c – angliavandenių procentas;
- a – neorganinių komponentų procentas.
Nustatykime Viola grietinėlės sūrio šiluminę talpą. Norėdami tai padaryti, išrašome reikalingos vertės iš produkto sudėties (svoris 140 gramų):
- vanduo - 35 g;
- baltymai – 12,9 g;
- riebalai – 25,8 g;
- angliavandeniai – 6,96 g;
- neorganiniai komponentai– 21 metai
Tada randame su:
- 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 kJ/kg*ºC.
Visada atminkite, kad:
- Metalo kaitinimo procesas yra greitesnis nei vandens, nes taip yra C P 2,5 karto mažiau;
- Jei įmanoma, konvertuokite rezultatus į daugiau aukšta tvarka, jei leidžia sąlygos;
- norėdami patikrinti rezultatus, galite naudotis internetu ir peržiūrėti apskaičiuotą medžiagą;
- vienodomis eksperimentinėmis sąlygomis reikšmingesni temperatūros pokyčiai bus stebimi medžiagoms, kurių savitoji šiluminė talpa.
Fizika ir šiluminiai reiškiniai- tai gana platus skyrius, kuris yra nuodugniai išnagrinėtas mokyklos kursas. Ne paskutinė vietašioje teorijoje yra pateikta konkrečias vertybes. Pirmasis iš jų yra specifinė šilumos talpa.
Tačiau žodžio „specifinis“ aiškinimui dažniausiai skiriamas nepakankamas dėmesys. Studentai tai tiesiog prisimena kaip duotybę. Ką tai reiškia?
Jei pažvelgsite į Ožegovo žodyną, galite perskaityti, kad toks kiekis apibrėžiamas kaip santykis. Be to, tai gali būti atliekama atsižvelgiant į masę, tūrį ar energiją. Visi šie kiekiai turi būti paimti lygus vienam. Su kuo susijusi savitoji šiluminė talpa?
Į masės ir temperatūros sandaugą. Be to, jų vertės turi būti lygios vienetui. Tai reiškia, kad daliklyje bus skaičius 1, tačiau jo matmenys sujungs kilogramą ir Celsijaus laipsnį. Į tai reikia atsižvelgti formuojant specifinės šiluminės galios apibrėžimą, kuris pateikiamas šiek tiek žemiau. Taip pat yra formulė, iš kurios aišku, kad šie du dydžiai yra vardiklyje.
kas tai?
Medžiagos savitoji šiluminė talpa įvedama tuo metu, kai atsižvelgiama į situaciją su jos kaitinimu. Be jo neįmanoma žinoti, ko šilumos kiekis(arba energijos) reikės išleisti šiam procesui. Taip pat apskaičiuokite jo vertę, kai kūnas atvės. Beje, šie du šilumos kiekiai yra lygūs vienas kitam moduliu. Bet jie turi skirtingi ženklai. Taigi, pirmuoju atveju tai teigiama, nes energiją reikia eikvoti ir ji persiduoda kūnui. Antroji aušinimo situacija suteikia neigiamas skaičius, nes išsiskiria šiluma, ir vidinė energija kūnas mažėja.
Šis fizinis dydis yra nurodytas Lotyniška raidė c. Tai apibrėžiama kaip tam tikras šilumos kiekis, reikalingas vienam kilogramui medžiagos pašildyti vienu laipsniu. Žinodami mokyklos fizikašis laipsnis yra pagal Celsijaus skalę.
Kaip tai suskaičiuoti?
Jei norite sužinoti, kokia yra savitoji šiluminė talpa, formulė atrodo taip:
c = Q / (m * (t 2 - t 1)), kur Q yra šilumos kiekis, m - medžiagos masė, t 2 - temperatūra, kurią kūnas įgijo dėl šilumos mainų, t 1 yra pradinė medžiagos temperatūra. Tai yra 1 formulė.
Remiantis šia formule, šio dydžio matavimo vienetas yra tarptautinė sistema vienetai (SI) yra J/(kg*ºС).
Kaip iš šios lygybės rasti kitus dydžius?
Pirma, šilumos kiekis. Formulė atrodys taip: Q = c * m * (t 2 - t 1). Tik reikia pakeisti reikšmes SI vienetais. Tai yra, masė kilogramais, temperatūra Celsijaus laipsniais. Tai yra 2 formulė.
Antra, medžiagos masė, kuri vėsta arba įkaista. Jo formulė bus tokia: m = Q / (c * (t 2 - t 1)). Tai yra 3 formulė.
Trečia, temperatūros pokytis Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m). Ženklas „Δ“ skaitomas kaip „delta“ ir reiškia kiekio, šiuo atveju temperatūros, pokytį. Formulė Nr.4.
Ketvirta, pradinė ir galutinė medžiagos temperatūra. Medžiagai kaitinti galiojančios formulės atrodo taip: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Šios formulės turi skaičius 5 ir 6. Jei uždavinyje mes kalbame apie apie medžiagos aušinimą, tada formulės yra tokios: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m). Šios formulės yra Nr. 7 ir 8.
Kokias reikšmes tai gali turėti?
Eksperimentiškai buvo nustatyta, kokias vertes jis turi kiekvienai konkrečiai medžiagai. Todėl buvo sukurta speciali specifinės šiluminės talpos lentelė. Dažniausiai joje pateikiami įprastomis sąlygomis galiojantys duomenys.
Koks yra laboratorinis darbas matuojant savitąją šiluminę galią?
Mokykliniame fizikos kurse jis apibrėžiamas kietas. Be to, jo šiluminė talpa apskaičiuojama lyginant su žinoma. Lengviausias būdas tai padaryti su vandeniu.
Darbo metu būtina išmatuoti pradines vandens ir įkaitintos kietosios medžiagos temperatūras. Tada sudėkite į skystį ir palaukite šiluminė pusiausvyra. Visas eksperimentas atliekamas kalorimetru, todėl energijos nuostolių galima nepaisyti.
Tada reikia užrašyti šilumos kiekio formulę, kurią vanduo gauna kaitinamas iš kietos medžiagos. Antroji išraiška apibūdina energiją, kurią kūnas išskiria vėsdamas. Šios dvi vertės yra lygios. Autorius matematiniai skaičiavimai Belieka nustatyti medžiagos, iš kurios susideda kietas kūnas, savitąją šiluminę talpą.
Dažniausiai siūloma palyginti su lentelės reikšmės bandyti atspėti, iš kokios medžiagos sudarytas tiriamas kūnas.
Užduotis Nr.1
Būklė. Metalo temperatūra svyruoja nuo 20 iki 24 laipsnių Celsijaus. Tuo pačiu metu jo vidinė energija padidintas 152 J. Kokia metalo savitoji šiluminė talpa, jei jo masė 100 gramų?
Sprendimas. Norėdami rasti atsakymą, turėsite naudoti formulę, parašytą skaičiumi 1. Yra visi skaičiavimams reikalingi dydžiai. Tiesiog pirmiausia reikia masę paversti kilogramais, kitaip atsakymas bus klaidingas. Kadangi visi kiekiai turi būti priimtini SI.
Viename kilograme yra 1000 gramų. Tai reiškia, kad 100 gramų reikia padalinti iš 1000, gausite 0,1 kilogramo.
Pakeitus visus dydžius gaunama tokia išraiška: c = 152 / (0,1 * (24 - 20)). Skaičiavimai nėra ypač sunkūs. Visų veiksmų rezultatas yra skaičius 380.
Atsakymas: s = 380 J/(kg * ºС).
2 problema
Būklė. Nustatykite galutinę temperatūrą, iki kurios atvės 5 litrų tūrio vanduo, jei jis buvo paimtas iki 100 ºС ir atskirtas aplinką 1680 kJ šilumos.
Sprendimas. Verta pradėti nuo to, kad energija pateikiama nesisteminiame vienete. Kilodžaulius reikia paversti džauliais: 1680 kJ = 1680000 J.
Norint rasti atsakymą, reikia naudoti formulę numeris 8. Tačiau joje atsiranda masė, o užduotyje ji nežinoma. Bet skysčio tūris nurodytas. Tai reiškia, kad galime naudoti formulę, žinomą kaip m = ρ * V. Vandens tankis lygus 1000 kg/m3. Bet čia tūrį reikės pakeisti į kubinių metrų. Norint juos paversti iš litrų, reikia padalyti iš 1000. Taigi vandens tūris yra 0,005 m 3.
Pakeitus reikšmes masės formulėje, gaunama tokia išraiška: 1000 * 0,005 = 5 kg. Lentelėje turėsite ieškoti specifinės šiluminės galios. Dabar galite pereiti prie 8 formulės: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).
Pirmasis veiksmas yra padauginti: 4200 * 5. Rezultatas yra 21000. Antrasis yra padalijimas. 1680000: 21000 = 80. Paskutinis yra atimtis: 100 - 80 = 20.
Atsakymas. t 2 = 20 ºС.
3 problema
Būklė. Yra stiklinė, sverianti 100 g, į ją įpilama 50 g vandens. Pradinė vandens temperatūra su stikline yra 0 laipsnių Celsijaus. Kiek šilumos reikia, kad vanduo užvirtų?
Sprendimas. Gera vieta pradėti – įvesti tinkamą užrašą. Tegul duomenų, susijusių su stiklu, indeksas yra 1, o vandens - 2. Lentelėje reikia rasti specifinius šilumos pajėgumus. Stiklinė pagaminta iš laboratorinio stiklo, todėl jos vertė c 1 = 840 J/ (kg * ºC). Vandens duomenys yra: c 2 = 4200 J/ (kg * ºС).
Jų masė nurodoma gramais. Turite juos konvertuoti į kilogramus. Šių medžiagų masės bus žymimos taip: m 1 = 0,1 kg, m 2 = 0,05 kg.
Pateikiama pradinė temperatūra: t 1 = 0 ºС. Apie galutinę vertę žinoma, kad ji atitinka vandens užvirimo tašką. Tai yra t 2 = 100 ºС.
Kadangi stiklas įkaista kartu su vandeniu, reikalingas šilumos kiekis bus dviejų suma. Pirmasis, reikalingas stiklui pašildyti (Q 1), o antrasis naudojamas vandeniui šildyti (Q 2). Norėdami juos išreikšti, jums reikės antros formulės. Jį reikia užrašyti du kartus skirtingais indeksais, o tada juos susumuoti.
Pasirodo, Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Bendras daugiklis(t 2 - t 1) galima išimti iš skliaustų, kad būtų lengviau skaičiuoti. Tada formulė, kurios reikės šilumos kiekiui apskaičiuoti, bus tokia: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Dabar galite pakeisti užduotyje žinomus kiekius ir apskaičiuoti rezultatą.
Q = (840 * 0,1 + 4200 * 0,05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29 400 (J).
Atsakymas. Q = 29400 J = 29,4 kJ.
