/(kg K), itd.

Specifični toplotni kapacitet obično se označava slovima c ili WITH, često sa indeksima.

Na vrijednost specifični toplotni kapacitet pod utjecajem temperature tvari i drugih termodinamičkih parametara. Na primjer, mjerenje specifičnog toplotnog kapaciteta vode će dati različiti rezultati na 20 °C i 60 °C. Osim toga, specifični toplinski kapacitet ovisi o tome kako se termodinamički parametri tvari (pritisak, volumen, itd.) smiju mijenjati; na primjer, specifični toplinski kapacitet pri konstantan pritisak (C P) i pri konstantnoj zapremini ( ŽIVOTOPIS), generalno govoreći, razlikuju se.

Formula za izračunavanje specifičnog toplotnog kapaciteta:

$c=\backslash frac(Q)(m\backslash Delta\; T),$ Gdje c- specifični toplotni kapacitet, Q- količina topline koju prima tvar kada se zagrije (ili se oslobodi kada se ohladi), m- masa zagrijane (ohlađene) supstance, Δ T- razlika između konačne i početne temperature tvari.

Specifični toplinski kapacitet može ovisiti (i u principu, striktno govoreći, uvijek, manje-više jako, ovisi) o temperaturi, stoga je ispravnija sljedeća formula s malim (formalno beskonačno malim) vrijednostima: $\backslash delta\; T$ I $\backslash delta\; Q$:

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

Specifične toplotne vrijednosti za neke tvari

(Za plinove je dat specifični toplinski kapacitet u izobaričnom procesu (C p))

Tabela I: Standardne vrijednosti specifični toplotni kapacitet

Supstanca	Stanje agregacije	Specifično toplotni kapacitet, kJ/(kg K)
suhi zrak)	gas	1,005
vazduh (100% vlažnost)	gas	1,0301
aluminijum	solidan	0,903
berilijum	solidan	1,8245
mesing	solidan	0,37
tin	solidan	0,218
bakar	solidan	0,385
molibden	solidan	0,250
čelika	solidan	0,462
dijamant	solidan	0,502
etanol	tečnost	2,460
zlato	solidan	0,129
grafit	solidan	0,720
helijum	gas	5,190
vodonik	gas	14,300
gvožđe	solidan	0,444
olovo	solidan	0,130
liveno gvožde	solidan	0,540
volfram	solidan	0,134
litijum	solidan	3,582
	tečnost	0,139
nitrogen	gas	1,042
naftnih ulja	tečnost	1,67 - 2,01
kiseonik	gas	0,920
kvarcno staklo	solidan	0,703
voda 373 K (100 °C)	gas	2,020
vode	tečnost	4,187
led	solidan	2,060
pivska sladovina	tečnost	3,927
Vrijednosti su zasnovane na standardnim uvjetima osim ako nije drugačije naznačeno.

Tabela II: Specifične vrijednosti toplotnog kapaciteta za neke građevinski materijal

Supstanca	Specifično toplotni kapacitet kJ/(kg K)
asfalt	0,92
čvrsta cigla	0,84
pješčano-krečna cigla	1,00
beton	0,88
kruna staklo (staklo)	0,67
kremen (staklo)	0,503
prozorsko staklo	0,84
granit	0,790
sapunica	0,98
gips	1,09
mermer, liskun	0,880
pijesak	0,835
čelika	0,47
tlo	0,80
drvo	1,7

vidi takođe

Napišite recenziju o članku "Specifični toplinski kapacitet"

Bilješke

Književnost

• Stolovi fizičke veličine. Priručnik, ur. I. K. Kikoina, M., 1976.
• Sivukhin D.V. Opći kurs fizike. - T. II. Termodinamika i molekularna fizika.
• E. M. Lifshits // ispod. ed. A. M. Prokhorova Physical Encyclopedia. - M.: "Sovjetska enciklopedija", 1998. - T. 2.<

Izvod koji karakteriše specifični toplotni kapacitet

- Da li radi? – ponovila je Nataša.
– Reći ću vam o sebi. Imao sam jednog rođaka...
- Znam - Kirila Matveich, ali on je starac?
– Nije uvek bio starac. Ali evo šta, Nataša, razgovaraću sa Borjom. Ne mora da putuje tako često...
- Zašto ne bi, ako želi?
- Zato što znam da se ovo neće završiti ničim.
- Zašto znaš? Ne, mama, nemoj mu reći. Kakve gluposti! - rekla je Nataša tonom osobe kojoj žele da mu oduzmu imovinu.
“Pa neću se udati, pa pusti ga, ako se on zabavlja, a ja se zabavljam.” – Nataša se nasmešila i pogledala majku.
„Ne udata, samo tako“, ponovila je.
- Kako je ovo, prijatelju?
- Da da. Pa, neophodno je da se ne udam, ali... tako.
„Da, da“, ponovila je grofica i, tresući se celim telom, nasmejala se ljubaznim, neočekivanim staričkim smehom.
"Prestani da se smeješ, prestani", viknula je Nataša, "drmaš ceo krevet." Užasno ličiš na mene, isti smiješnik... Čekaj... - Zgrabila je obje ruke grofice, poljubila u kost malog prsta na jednoj - junu, a nastavila da ljubi jul, avgust s druge strane. - Mama, da li je jako zaljubljen? Šta je sa tvojim očima? Jeste li bili tako zaljubljeni? I veoma slatko, veoma, veoma slatko! Ali nije baš po mom ukusu - usko je, kao stoni sat... Zar ne razumete?... Usko, znate, sivo, svetlo...
- Zašto lažeš! - rekla je grofica.
Natasha je nastavila:
- Zar stvarno ne razumeš? Nikolenka bi razumela... Bezuši je plav, tamnoplav sa crvenom, a on je četvorougao.
"I ti flertuješ s njim", rekla je grofica smijući se.
- Ne, on je mason, saznao sam. Lepa je tamnoplava i crvena, kako da ti objasnim...
"Grofice", začuo se grofov glas iza vrata. -Jesi li budan? – Nataša je skočila bosa, zgrabila cipele i otrčala u svoju sobu.
Dugo nije mogla da spava. Stalno je mislila da niko ne može da razume sve što ona razume i što je u njoj.
"Sonya?" pomislila je gledajući uspavanu, sklupčanu mačku sa svojom ogromnom pletenicom. „Ne, gde da ide!“ Ona je vrlina. Zaljubila se u Nikolenku i ne želi ništa drugo da zna. Ni mama ne razume. Neverovatno koliko sam ja pametna i kako je... slatka”, nastavila je, govoreći sama sebi u trećem licu i zamišljajući da neki veoma pametan, najpametniji i najfiniji muškarac priča o njoj... “Sve, sve je u njoj .” , - nastavio je ovaj čovjek, - ona je neobično pametna, slatka pa dobra, neobično dobra, spretna, pliva, odlično jaše i ima glas! Moglo bi se reći, neverovatan glas!” Otpevala je svoju omiljenu muzičku frazu iz opere Kerubini, bacila se na krevet, smejala se radosnom mišlju da će zaspati, viknula Dunjaši da ugasi sveću, i pre nego što je Dunjaša stigla da izađe iz sobe, ona je već prešao u drugi, još srećniji svet snova, gde je sve bilo lako i divno kao u stvarnosti, ali je bilo samo još bolje, jer je bilo drugačije.

Sutradan je grofica, pozivajući Borisa kod sebe, razgovarala s njim i od tog dana je prestao da posjećuje Rostovove.

31. decembra, na Novu godinu 1810., le reveillon [noćna večera], bio je bal u Katarininoj plemićkoj kući. Diplomatski kor i suveren su trebali biti na balu.
Na Promenade des Anglais, poznata kuća plemića sijala je bezbrojnim svjetlima. Na osvetljenom ulazu sa crvenom krpom stajala je policija, i to ne samo žandarmi, već i šef policije na ulazu i desetine policajaca. Kočije su krenule, a dovezli su se novi sa crvenim lakajima i lakajima s pernatim šeširima. Iz vagona su izašli ljudi u uniformama, sa zvijezdama i trakama; dame u satenu i hermelinu pažljivo su silazile niz bučno položene stepenice i žurno i nečujno hodale duž platna ulaza.
Gotovo svaki put kada bi stigla nova kočija, u masi bi se začuo žamor i skidali su se šeširi.
"Suverene?... Ne, ministre... kneže... izaslanik... Zar ne vidite perje?..." rekoše iz gomile. Činilo se da je jedan iz gomile, bolje obučen od ostalih, poznavao sve i nazivao je poimence najplemenitije plemiće tog vremena.
Na ovaj bal je već stigla trećina gostiju, a Rostovci, koji su trebali biti na ovom balu, još su se užurbano pripremali za oblačenje.
Mnogo se pričalo i pripremalo za ovaj bal u porodici Rostov, mnogo strahova da poziv neće biti primljen, haljina neće biti gotova, a neće sve ići kako treba.
Zajedno sa Rostovima, na bal je otišla i Marija Ignatjevna Peronskaja, prijateljica i rođaka grofice, mršava i žuta deveruša starog dvora, koja je predvodila provincijske Rostovove u najvišem peterburškom društvu.
U 10 sati uveče Rostovovi su trebali pokupiti deverušu u vrtu Tauride; a ipak je već bilo pet minuta do deset, a mlade dame još nisu bile obučene.
Nataša je išla na prvi veliki bal u životu. Tog dana je ustala u 8 sati ujutro i cijeli dan je bila u grozničavoj tjeskobi i aktivnosti. Sva njena snaga, od samog jutra, bila je usmjerena na to da svi: ona, majka, Sonya budu obučeni na najbolji mogući način. Sonya i grofica su joj potpuno vjerovali. Grofica je trebala biti odjevena u masaka baršunastu haljinu, njih dvije su nosile bijele zadimljene haljine na roze, svilene navlake sa ružama u stezniku. Kosa je morala biti češljana a la grecque [na grčkom].
Sve bitno je već bilo urađeno: noge, ruke, vrat, uši su već bili posebno pažljivo, kao plesna dvorana, oprani, namirisani i napudrani; već su nosili svilene, mrežaste čarape i bijele satenske cipele s mašnama; frizure su bile skoro gotove. Sonja je završila da se oblači, a i grofica; ali je Nataša, koja je radila za sve, zaostala. I dalje je sjedila ispred ogledala s penjoarom prebačenim preko vitkih ramena. Sonja, već obučena, stajala je nasred sobe i bolno pritiskajući malim prstom zakačila poslednju vrpcu koja je cvilila ispod igle.

Promjenu unutrašnje energije vršenjem rada karakteriše količina rada, tj. rad je mjera promjene unutrašnje energije u datom procesu. Promjenu unutrašnje energije tijela tokom prijenosa topline karakterizira količina koja se zove količina topline.

je promjena unutrašnje energije tijela tokom procesa prijenosa topline bez vršenja rada. Količina toplote je označena slovom Q .

Rad, unutrašnja energija i toplota se mjere u istim jedinicama - džulima ( J), kao i svaka vrsta energije.

U termičkim mjerenjima ranije se koristila posebna jedinica energije kao jedinica za količinu topline - kalorija ( feces), jednak količina toplote potrebna da se 1 gram vode zagreje za 1 stepen Celzijusa (tačnije, od 19,5 do 20,5 °C). Ova jedinica se posebno trenutno koristi za izračunavanje potrošnje topline (toplotne energije) u stambenim zgradama. Eksperimentalno je utvrđen mehanički ekvivalent topline - odnos između kalorija i džula: 1 kal = 4,2 J.

Kada tijelo prenosi određenu količinu topline bez vršenja rada, njegova unutrašnja energija se povećava; ako tijelo odaje određenu količinu topline, tada se njegova unutrašnja energija smanjuje.

Ako 100 g vode sipate u dvije identične posude, jednu i 400 g u drugu na istoj temperaturi i stavite ih na identične gorionike, tada će voda u prvoj posudi ranije proključati. Dakle, što je veća tjelesna masa, potrebna je veća količina topline za zagrijavanje. Isto je i sa hlađenjem.

Količina topline potrebna za zagrijavanje tijela također ovisi o vrsti tvari od koje je tijelo napravljeno. Ovu ovisnost količine topline potrebne za zagrijavanje tijela od vrste tvari karakterizira fizička veličina tzv. specifični toplotni kapacitet supstance.

je fizička veličina jednaka količini topline koja se mora predati 1 kg tvari da bi se zagrijala za 1 °C (ili 1 K). 1 kg tvari oslobađa istu količinu topline kada se ohladi za 1 °C.

Specifični toplotni kapacitet je označen slovom With. Jedinica specifičnog toplotnog kapaciteta je 1 J/kg °C ili 1 J/kg °K.

Specifični toplinski kapacitet tvari određuje se eksperimentalno. Tečnosti imaju veći specifični toplotni kapacitet od metala; Voda ima najveću specifičnu toplotu, zlato ima vrlo malu specifičnu toplotu.

Pošto je količina toplote jednaka promeni unutrašnje energije tela, možemo reći da specifični toplotni kapacitet pokazuje koliko se menja unutrašnja energija 1 kg supstance kada se njena temperatura promeni za 1 °C. Konkretno, unutrašnja energija 1 kg olova povećava se za 140 J kada se zagrije za 1 °C, a smanjuje se za 140 J kada se ohladi.

Q potrebno za zagrijavanje tijela mase m na temperaturi t 1 °S do temperature t 2 °S, jednak je umnošku specifičnog toplotnog kapaciteta supstance, telesne mase i razlike između krajnje i početne temperature, tj.

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

Ista formula se koristi za izračunavanje količine toplote koju tijelo odaje pri hlađenju. Samo u tom slučaju konačnu temperaturu treba oduzeti od početne temperature, tj. Oduzmite manju temperaturu od veće temperature.

Ovo je sažetak teme „Količina toplote. Specifična toplota". Odaberite sljedeće korake:

• Idi na sljedeći sažetak:

Količina toplote, nakon čijeg prijema telesna temperatura poraste za jedan stepen, naziva se toplotni kapacitet. Prema ovoj definiciji.

Toplotni kapacitet po jedinici mase naziva se specifično toplotni kapacitet. Toplotni kapacitet po molu se naziva molar toplotni kapacitet.

Dakle, toplotni kapacitet se određuje kroz koncept količine toplote. Ali ovo drugo, kao i posao, zavisi od procesa. To znači da toplinski kapacitet također ovisi o procesu. Moguće je prenijeti toplinu - zagrijati tijelo - pod različitim uvjetima. Međutim, pod različitim uslovima, isto povećanje telesne temperature zahtevaće različite količine toplote. Prema tome, tijela se mogu okarakterisati ne jednim toplinskim kapacitetom, već bezbrojnim brojem (koliko se može zamisliti sve vrste procesa u kojima se odvija prijenos topline). Međutim, u praksi obično koriste definiciju dva toplotna kapaciteta: toplotni kapacitet pri konstantnoj zapremini i toplotni kapacitet pri konstantnom pritisku.

Toplotni kapacitet varira u zavisnosti od uslova pod kojima se telo zagreva – pri konstantnoj zapremini ili pri konstantnom pritisku.

Ako se zagrijavanje tijela odvija pri konstantnoj zapremini, tj. dV= 0, tada je rad nula. U ovom slučaju, toplota koja se prenosi telu ide samo na promenu njegove unutrašnje energije, dQ= dE, a u ovom slučaju je toplotni kapacitet jednak promjeni unutrašnje energije kada se temperatura promijeni za 1 K, tj.

.Zbog plina
, To
.Ova formula određuje toplinski kapacitet 1 mola idealnog plina, koji se naziva molar. Kada se gas zagreva pri konstantnom pritisku, njegov volumen se menja; toplota koja se prenosi telu ide ne samo na povećanje njegove unutrašnje energije, već i na obavljanje rada, tj. dQ= dE+ PdV. Toplotni kapacitet pri konstantnom pritisku
.

Za idealan gas PV= RT i zbog toga PdV= RdT.

Uzimajući ovo u obzir, nalazimo
.Stav
je veličina karakteristična za svaki plin i određena brojem stupnjeva slobode molekula plina. Mjerenje toplotnog kapaciteta tijela je stoga način direktnog mjerenja mikroskopskih karakteristika njegovih sastavnih molekula.

F
Formule za toplinski kapacitet idealnog plina približno tačno opisuju eksperiment, uglavnom za jednoatomne plinove. Prema gore dobivenim formulama, toplinski kapacitet ne bi trebao ovisiti o temperaturi. U stvari, posmatra se slika prikazana na slici, dobijena eksperimentalno za dvoatomski vodonik. U odeljku 1, gas se ponaša kao sistem čestica koje imaju samo translatorne stepene slobode; u delu 2 se pobuđuje kretanje povezano sa rotacionim stepenima slobode; i, konačno, u sekciji 3 pojavljuju se dva vibraciona stepena slobode. Koraci na krivulji dobro se slažu s formulom (2.35), ali između njih toplinski kapacitet raste s temperaturom, što odgovara necjelobrojnom promjenljivom broju stupnjeva slobode. Ovakvo ponašanje toplotnog kapaciteta ukazuje na nedovoljnost ideje o idealnom gasu koji koristimo da opišemo stvarna svojstva neke supstance.

Odnos molarnog toplotnog kapaciteta i specifičnog toplotnog kapacitetaWITH=M s, gdje je s - specifična toplota, M - molarna masa.Mayerova formula.

Za svaki idealan gas vrijedi Mayerova relacija:

, gdje je R univerzalna plinska konstanta, molarni toplinski kapacitet pri konstantnom tlaku, molarni toplinski kapacitet pri konstantnom volumenu.

Fizika i toplotni fenomeni su prilično opsežan dio koji se temeljno proučava u školskom kursu. Ne posljednje mjesto u ovoj teoriji dato je određenim količinama. Prvi od njih je specifični toplinski kapacitet.

Međutim, tumačenju riječi „specifično“ obično se ne poklanja dovoljno pažnje. Učenici to jednostavno pamte kao datost. Šta to znači?

Ako pogledate u Ozhegov rečnik, možete pročitati da je takva količina definisana kao omjer. Štaviše, može se izvesti u odnosu na masu, zapreminu ili energiju. Sve ove količine se moraju uzeti jednake jedinici. Sa čime je povezan specifični toplotni kapacitet?

Na proizvod mase i temperature. Štaviše, njihove vrijednosti moraju biti jednake jedan. Odnosno, djelitelj će sadržavati broj 1, ali će njegova dimenzija kombinirati kilogram i stepen Celzijusa. Ovo se mora uzeti u obzir pri formulisanju definicije specifičnog toplotnog kapaciteta, koja je data malo ispod. Postoji i formula iz koje je jasno da su ove dvije veličine u nazivniku.

Šta je to?

Specifični toplinski kapacitet tvari se uvodi u trenutku kada se razmatra situacija s njenim zagrijavanjem. Bez toga je nemoguće znati koliko će topline (ili energije) biti potrebno za ovaj proces. I izračunajte njegovu vrijednost kada se tijelo ohladi. Inače, ove dvije količine topline su međusobno jednake po modulu. Ali imaju različite znakove. Dakle, u prvom slučaju je to pozitivno, jer energiju treba trošiti i ona se prenosi u tijelo. Druga situacija hlađenja daje negativan broj jer se oslobađa toplina i smanjuje se unutrašnja energija tijela.

Ova fizička veličina je označena latiničnim slovom c. Definira se kao određena količina topline potrebna za zagrijavanje jednog kilograma tvari za jedan stepen. U školskom kursu fizike, ovaj stepen je stepen na Celzijusovoj skali.

Kako to izbrojati?

Ako želite znati koji je specifični toplinski kapacitet, formula izgleda ovako:

c = Q / (m * (t 2 - t 1)), gdje je Q količina topline, m je masa tvari, t 2 je temperatura koju je tijelo steklo kao rezultat izmjene topline, t 1 je početna temperatura supstance. Ovo je formula broj 1.

Na osnovu ove formule, jedinica mjerenja ove količine u međunarodnom sistemu jedinica (SI) ispada J/(kg*ºS).

Kako iz ove jednakosti pronaći druge veličine?

Prvo, količina toplote. Formula će izgledati ovako: Q = c * m * (t 2 - t 1). Samo je potrebno zamijeniti vrijednosti u SI jedinicama. To jest, masa u kilogramima, temperatura u stepenima Celzijusa. Ovo je formula broj 2.

Drugo, masa tvari koja se hladi ili zagrijava. Formula za to će biti: m = Q / (c * (t 2 - t 1)). Ovo je formula broj 3.

Treće, promjena temperature Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m). Znak “Δ” se čita kao “delta” i označava promjenu količine, u ovom slučaju temperature. Formula br. 4.

Četvrto, početna i konačna temperatura supstance. Formule koje vrijede za zagrijavanje tvari izgledaju ovako: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Ove formule su br. 5 i 6. Ako je problem oko hlađenja supstance, onda su formule: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . Ove formule su br. 7 i 8.

Koja značenja može imati?

Eksperimentalno je utvrđeno koje vrijednosti ima za svaku konkretnu supstancu. Zbog toga je napravljena posebna tabela specifičnog toplotnog kapaciteta. Najčešće sadrži podatke koji su validni u normalnim uslovima.

Koji je laboratorijski rad uključen u mjerenje specifičnog toplotnog kapaciteta?

U školskom predmetu fizike definiše se za čvrsto tijelo. Štaviše, njegov toplotni kapacitet se izračunava upoređivanjem sa onim koji je poznat. Najlakši način da to učinite je vodom.

Tokom rada potrebno je izmjeriti početne temperature vode i zagrijane čvrste tvari. Zatim ga spustite u tečnost i sačekajte termičku ravnotežu. Cijeli eksperiment se provodi u kalorimetru, tako da se gubici energije mogu zanemariti.

Zatim morate zapisati formulu za količinu topline koju voda prima kada se zagrije iz čvrste tvari. Drugi izraz opisuje energiju koju tijelo odaje pri hlađenju. Ove dvije vrijednosti su jednake. Matematičkim proračunima ostaje odrediti specifični toplinski kapacitet tvari koja čini čvrstu supstancu.

Najčešće se predlaže da se to uporedi s tabličnim vrijednostima kako bi se pokušalo pogoditi od koje je tvari sastavljeno tijelo koje se proučava.

Zadatak br. 1

Stanje. Temperatura metala varira od 20 do 24 stepena Celzijusa. Istovremeno se njegova unutrašnja energija povećala za 152 J. Kolika je specifična toplota metala ako je njegova masa 100 grama?

Rješenje. Da biste pronašli odgovor, trebat ćete koristiti formulu napisanu pod brojem 1. Sve količine potrebne za proračun su tu. Samo prvo trebate pretvoriti masu u kilograme, inače će odgovor biti pogrešan. Jer sve količine moraju biti one prihvaćene u SI.

U jednom kilogramu ima 1000 grama. To znači da se 100 grama mora podijeliti sa 1000, dobićete 0,1 kilogram.

Zamjena svih veličina daje sljedeći izraz: c = 152 / (0,1 * (24 - 20)). Proračuni nisu posebno teški. Rezultat svih radnji je broj 380.

odgovor: s = 380 J/(kg * ºS).

Problem br. 2

Stanje. Odrediti konačnu temperaturu na koju će se voda zapremine 5 litara ohladiti ako se uzme na 100 ºS i pusti 1680 kJ toplote u okolinu.

Rješenje. Vrijedi početi s činjenicom da se energija daje u nesistemskoj jedinici. Kilodžule je potrebno pretvoriti u džule: 1680 kJ = 1680000 J.

Da biste pronašli odgovor, trebate koristiti formulu broj 8. Međutim, u njoj se pojavljuje masa, au zadatku je nepoznata. Ali količina tečnosti je data. To znači da možemo koristiti formulu poznatu kao m = ρ * V. Gustina vode je 1000 kg/m3. Ali ovdje će se volumen morati zamijeniti u kubnim metrima. Da biste ih pretvorili iz litara, trebate podijeliti sa 1000. Dakle, volumen vode je 0,005 m 3.

Zamjena vrijednosti u formulu mase daje sljedeći izraz: 1000 * 0,005 = 5 kg. Morat ćete potražiti specifični toplinski kapacitet u tabeli. Sada možete preći na formulu 8: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Prva radnja je množenje: 4200 * 5. Rezultat je 21000. Druga je dijeljenje. 1680000: 21000 = 80. Posljednje je oduzimanje: 100 - 80 = 20.

Odgovori. t 2 = 20 ºS.

Zadatak br. 3

Stanje. Postoji čaša od 100 g. U nju se sipa 50 g vode. Početna temperatura vode sa čašom je 0 stepeni Celzijusa. Koliko je toplote potrebno da voda proključa?

Rješenje. Dobro mjesto za početak je uvođenje odgovarajuće oznake. Neka podaci koji se odnose na staklo imaju indeks 1, a za vodu - indeks 2. U tabeli je potrebno pronaći specifične toplotne kapacitete. Čaša je napravljena od laboratorijskog stakla, pa je njena vrijednost c 1 = 840 J/ (kg * ºC). Podaci za vodu su: c 2 = 4200 J/ (kg * ºS).

Njihove mase su date u gramima. Morate ih pretvoriti u kilograme. Mase ovih supstanci će biti označene na sljedeći način: m 1 = 0,1 kg, m 2 = 0,05 kg.

Početna temperatura je data: t 1 = 0 ºS. Za konačnu vrijednost se zna da ona odgovara tački na kojoj voda ključa. Ovo je t 2 = 100 ºS.

Pošto se staklo zagrijava zajedno s vodom, potrebna količina topline bit će zbir dva. Prvi koji je potreban za zagrijavanje stakla (Q 1), a drugi koji se koristi za zagrijavanje vode (Q 2). Da biste ih izrazili, trebat će vam druga formula. Mora se dva puta zapisati s različitim indeksima, a zatim ih zbrojiti.

Ispada da je Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Zajednički faktor (t 2 - t 1) može se izvaditi iz zagrade kako bi se lakše izračunalo. Tada će formula koja će biti potrebna za izračunavanje količine topline poprimiti sljedeći oblik: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Sada možete zamijeniti količine poznate u zadatku i izračunati rezultat.

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

Odgovori. Q = 29400 J = 29,4 kJ.

Pretvarač dužine i udaljenosti Pretvarač mase Konvertor mera zapremine rasutih proizvoda i prehrambenih proizvoda Konvertor površine Pretvarač zapremine i mernih jedinica u kulinarskim receptima Pretvarač temperature Pretvarač pritiska, mehaničkog naprezanja, Youngovog modula Pretvarač energije i rada Pretvarač snage Pretvarač sile Pretvarač vremena Linearni pretvarač brzine Ravni ugao Konvertor termičke efikasnosti i efikasnosti goriva Pretvarač brojeva u različitim brojevnim sistemima Pretvarač mernih jedinica količine informacija Kursevi valuta Ženska odeća i veličine cipela Muška odeća i cipele veličine Pretvarač ugaone brzine i frekvencije rotacije Konvertor ubrzanja Pretvarač ugaonog ubrzanja Pretvarač gustine Konvertor specifične zapremine Pretvarač momenta inercije Pretvarač momenta sile Pretvarač obrtnog momenta Specifična toplota pretvarača sagorevanja (po masi) Gustina energije i specifična toplota pretvarača sagorevanja (po zapremini) Pretvarač temperaturne razlike Koeficijent pretvarača termičke ekspanzije Pretvarač toplotnog otpora Pretvarač toplotne provodljivosti Konvertor specifičnog toplotnog kapaciteta Pretvarač snage izlaganja energije i toplotnog zračenja Pretvarač gustine toplotnog fluksa Konvertor koeficijenta prenosa toplote Konvertor zapreminskog protoka Konvertor masenog protoka Konvertor molarnog protoka Konvertor gustine masenog protoka Konvertor molarne koncentracije Konvertor masene koncentracije u rastvoru Dinamički (apsolutni) Konvertor viskoziteta Kinematički konvertor viskoziteta Konvertor površinskog napona Konvertor paropropusnosti Konverter paropropusnosti i brzine prenosa pare Konvertor nivoa zvuka Konvertor osetljivosti mikrofona Konvertor nivoa zvučnog pritiska (SPL) Konvertor nivoa zvučnog pritiska Konvertor nivoa zvučnog pritiska sa izborom Pretvarač referentnog pritiska Pretvarač osvetljenosti Pretvarač svetlosnog intenziteta I Pretvarač Grafičkog intenziteta svetlosti I Pretvarač frekvencije i talasne dužine Dioptrijska snaga i žižna daljina Dioptrijska snaga i uvećanje sočiva (×) Električni pretvarač Linearni pretvarač gustine naboja Konvertor gustine površinskog naboja Pretvarač zapreminske gustine naboja Pretvarač gustine električne struje Konvertor linearne gustine struje Konvertor gustine površinske struje Konvertor gustine površinske struje Konvertor električne statičke snage i potencijala Elec pretvarač napona Pretvarač električnog otpora Pretvarač električnog otpora Pretvarač električne provodljivosti Pretvarač električne provodljivosti Pretvarač električne provodljivosti Pretvarač induktivnosti Američki pretvarač mjerača žice Nivoi u dBm (dBm ili dBm), dBV (dBV), vati, itd. jedinice Pretvarač magnetne sile Pretvarač jačine magnetnog polja Pretvarač magnetnog fluksa Pretvarač magnetne indukcije Zračenje. Konvertor brzine doze apsorbovanog jonizujućeg zračenja Radioaktivnost. Konvertor radioaktivnog raspada Zračenje. Konvertor doze ekspozicije Zračenje. Konvertor apsorbovane doze Konvertor decimalnog prefiksa Prenos podataka Konverter jedinica za obradu tipografije i slike Konvertor jedinica zapremine drveta Proračun molarne mase Periodni sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva

Početna vrijednost

Preračunata vrijednost

džul po kilogramu po kelvinu džul po kilogramu po °C džul po gramu po °C kilodžul po kilogramu po kelvinu kilodžul po kilogramu po °C kalorija (IT) po gramu po °C kalorija (IT) po gramu po °F kaloriji (term. ) po gramu po °C kilokaloriji (int.) po kg po °C kaloriji (term.) po kg po °C kilokaloriji (int.) po kg po kelvinu kilokaloriji (int.) po kg po kelvinu kgf-metar po kilogramu po kelvin funta-sila stopa po funti po °Rankine BTU (int.) po funti po °F BTU (term.) po funti po °F BTU (int.) po funti po °Rankine BTU (int.) po funti po °Rankineu BTU (int.) po funti po °C toplote. jedinice po funti po °C

Više o specifičnom toplotnom kapacitetu

Opće informacije

Molekule se kreću pod uticajem toplote - ovo kretanje se zove molekularna difuzija. Što je temperatura tvari viša, to se molekuli brže kreću i dolazi do intenzivnije difuzije. Na kretanje molekula ne utječu samo temperatura, već i pritisak, viskoznost tvari i njena koncentracija, otpor difuzije, udaljenost koju molekuli prelaze kada se kreću i njihova masa. Na primjer, ako uporedimo kako se proces difuzije odvija u vodi i medu, kada su sve ostale varijable osim viskoznosti jednake, onda je očito da se molekuli u vodi kreću i difundiraju brže nego u medu, jer med ima veću viskoznost.

Molekulima je potrebna energija za kretanje, a što se brže kreću, potrebno im je više energije. Toplina je jedna od vrsta energije koja se koristi u ovom slučaju. To jest, ako održavate određenu temperaturu u tvari, molekuli će se kretati, a ako se temperatura poveća, tada će se kretanje ubrzati. Energija u obliku toplote se dobija sagorevanjem goriva kao što su prirodni gas, ugalj ili drvo. Ako zagrijavate više tvari koristeći istu količinu energije, neke će se tvari vjerojatno zagrijati brže od drugih zbog veće difuzije. Toplotni kapacitet i specifični toplotni kapacitet opisuju upravo ova svojstva tvari.

Specifična toplota određuje koliko je energije (tj. topline) potrebno da se temperatura tijela ili tvari određene mase promijeni za određenu količinu. Ova nekretnina se razlikuje od toplotni kapacitet, koji određuje količinu energije koja je potrebna za promjenu temperature cijelog tijela ili tvari na određenu temperaturu. U proračunima toplotnog kapaciteta, za razliku od specifičnog toplotnog kapaciteta, masa se ne uzima u obzir. Toplotni kapacitet i specifični toplinski kapacitet izračunavaju se samo za tvari i tijela u stabilnom agregacijskom stanju, na primjer, za čvrste tvari. Ovaj članak razmatra oba ova koncepta jer su međusobno povezani.

Toplotni kapacitet i specifični toplotni kapacitet materijala i supstanci

Metali

Metali imaju vrlo jaku molekularnu strukturu jer je udaljenost između molekula u metalima i drugim čvrstim tvarima mnogo manja nego u tekućinama i plinovima. Zbog toga se molekuli mogu kretati samo na vrlo malim udaljenostima, pa je, shodno tome, da bi se kretali većim brzinama, potrebno je mnogo manje energije nego za molekule tekućina i plinova. Zbog ove osobine, njihov specifični toplinski kapacitet je nizak. To znači da je vrlo lako podići temperaturu metala.

Voda

S druge strane, voda ima veoma visok specifični toplotni kapacitet, čak iu poređenju sa drugim tečnostima, pa je potrebno mnogo više energije da se jedna jedinica mase vode zagreje za jedan stepen, u poređenju sa supstancama koje imaju manji specifični toplotni kapacitet. Voda ima veliki toplinski kapacitet zbog jakih veza između atoma vodika u molekuli vode.

Voda je jedna od glavnih komponenti svih živih organizama i biljaka na Zemlji, pa njen specifični toplinski kapacitet igra važnu ulogu za život na našoj planeti. Zbog visokog specifičnog toplotnog kapaciteta vode, temperatura tečnosti u biljkama i temperatura šupljine u telu životinja se malo menjaju čak i u veoma hladnim ili veoma toplim danima.

Voda predstavlja sistem za održavanje toplotnog režima kako u životinjama i biljkama, tako i na površini Zemlje u cjelini. Ogroman dio naše planete prekriven je vodom, tako da voda igra veliku ulogu u regulaciji vremena i klime. Čak i uz veliku količinu topline koja dolazi kao rezultat utjecaja sunčevog zračenja na površinu Zemlje, temperatura vode u okeanima, morima i drugim vodenim tijelima postepeno raste, a temperatura okoline se također polako mijenja. S druge strane, uticaj na temperaturu toplotnog intenziteta sunčevog zračenja je velik na planetama bez velikih površina prekrivenih vodom, kao što je Zemlja, ili u područjima Zemlje gdje je vode oskudno. To je posebno uočljivo ako pogledate razliku između dnevne i noćne temperature. Na primjer, u blizini okeana razlika između dnevne i noćne temperature je mala, ali u pustinji je ogromna.

Visok toplotni kapacitet vode takođe znači da se voda ne samo da se polako zagreva, već se i polako hladi. Zbog ovog svojstva voda se često koristi kao rashladno sredstvo, odnosno kao rashladno sredstvo. Osim toga, isplativo je koristiti vodu zbog niske cijene. U hladnim klimatskim uslovima, topla voda cirkuliše u cevima za grejanje. Pomešan sa etilen glikolom, koristi se u automobilskim radijatorima za hlađenje motora. Takve tečnosti se nazivaju antifriz. Toplotni kapacitet etilen glikola je manji od toplotnog kapaciteta vode, pa je i toplotni kapacitet takve mešavine manji, što znači da je i efikasnost rashladnog sistema sa antifrizom niža od sistema sa vodom. Ali s tim se morate pomiriti, jer etilen glikol sprečava zamrzavanje vode zimi i oštećenje kanala rashladnog sistema automobila. Više etilen glikola se dodaje rashladnim tečnostima dizajniranim za hladnije klime.

Toplotni kapacitet u svakodnevnom životu

Pod svim ostalim stvarima, toplinski kapacitet materijala određuje koliko se brzo zagrijavaju. Što je veća specifična toplina, to je više energije potrebno za zagrijavanje tog materijala. Odnosno, ako se dva materijala različitog toplotnog kapaciteta zagreju istom količinom toplote i pod istim uslovima, tada će se supstanca sa nižim toplotnim kapacitetom zagrejati brže. Materijali visokog toplotnog kapaciteta, naprotiv, se zagrevaju i sporije otpuštaju toplotu nazad u okolinu.

Kuhinjski pribor i posuđe

Najčešće biramo materijale za posuđe i kuhinjski pribor na osnovu njihovog toplotnog kapaciteta. Ovo se uglavnom odnosi na predmete koji dolaze u direktan kontakt sa toplotom, kao što su lonci, tanjiri, posude za pečenje i drugi slični pribor. Na primjer, za lonce i tave bolje je koristiti materijale niskog toplinskog kapaciteta, poput metala. To pomaže lakšem i bržem prijenosu topline od grijača kroz posudu do hrane i ubrzava proces kuhanja.

S druge strane, budući da materijali visokog toplotnog kapaciteta zadržavaju toplotu dugo vremena, dobro ih je koristiti za izolaciju, odnosno kada je potrebno zadržati toplotu proizvoda i sprečiti njeno izlazak u okolinu ili, obrnuto. , kako bi se spriječila toplina prostorije od zagrijavanja rashlađenih proizvoda. Najčešće se takvi materijali koriste za tanjire i čaše u kojima se poslužuju topla ili, obrnuto, vrlo hladna hrana i pića. Oni pomažu ne samo u održavanju temperature proizvoda, već i sprječavaju da se ljudi opeku. Keramičke posude i posude od ekspandiranog polistirena dobri su primjeri upotrebe takvih materijala.

Izolacijski prehrambeni proizvodi

U zavisnosti od brojnih faktora, kao što su sadržaj vode i masti u hrani, njihov toplotni kapacitet i specifični toplotni kapacitet variraju. U kulinarstvu, poznavanje toplinskog kapaciteta namirnica omogućava korištenje nekih proizvoda za izolaciju. Postavljanje izolacijskih proizvoda preko druge hrane pomoći će hrani ispod da zadrži toplinu duže. Ako posuđe ispod ovih termoizolacionih proizvoda ima visok toplotni kapacitet, onda polako otpušta toplotu u okolinu. Nakon što se dobro zagriju, još sporije gube toplinu i vodu zahvaljujući izolacijskim proizvodima na vrhu. Zbog toga ostaju topli duže.

Primjer toplinski izolirane hrane je sir, posebno na pizzama i drugim sličnim jelima. Sve dok se ne otopi, propušta vodenu paru, omogućavajući hranu ispod da se brzo ohladi jer voda koju sadrži isparava i na taj način hladi hranu koja je sadrži. Topljeni sir prekriva površinu posude i izoluje hranu ispod. Sir često sadrži hranu s visokim sadržajem vode, kao što su umaci i povrće. Zahvaljujući tome imaju veliki toplotni kapacitet i dugo zadržavaju toplotu, posebno zato što su ispod topljenog sira koji ne ispušta vodenu paru. Zbog toga pica izlazi iz rerne toliko vruća da se lako možete opeći sosom ili povrćem, čak i kada se testo oko ivica već ohladi. Površina pizze ispod sira se ne hladi dugo, što omogućava dostavu pizze u vaš dom u dobro izolovanoj termo vrećici.

Neki recepti koriste umake na isti način kao i sir, da izoluju hranu ispod. Što je veći sadržaj masti u sosu, to bolje izoluje hranu - umaci na bazi putera ili vrhnja su posebno dobri u ovom slučaju. Ovo je opet zbog činjenice da mast sprječava isparavanje vode i, prema tome, izdvajanje topline potrebne za isparavanje.

U kulinarstvu se za toplotnu izolaciju ponekad koriste materijali koji nisu pogodni za hranu. Kuvari u Centralnoj Americi, Filipinima, Indiji, Tajlandu, Vijetnamu i mnogim drugim zemljama često koriste listove banane u tu svrhu. Ne samo da se mogu sakupljati u bašti, već i kupiti u trgovini ili na tržištu - čak se uvoze u te svrhe u zemlje u kojima se banane ne uzgajaju. Ponekad se aluminijska folija koristi za potrebe izolacije. Ne samo da sprečava isparavanje vode, već i pomaže u zadržavanju topline u unutrašnjosti sprečavajući prijenos topline u obliku zračenja. Ako krila i ostale izbočene dijelove ptice zamotate u foliju prilikom pečenja, folija će spriječiti njihovo pregrijavanje i zagorevanje.

Kuvanje hrane

Hrana sa visokim sadržajem masti, kao što je sir, ima mali toplotni kapacitet. Oni se zagrijavaju više s manje energije od hrane s velikim toplinskim kapacitetom i dostižu temperature dovoljno visoke da dođe do Maillardove reakcije. Maillardova reakcija je kemijska reakcija koja se javlja između šećera i aminokiselina i mijenja okus i izgled hrane. Ova reakcija je važna u nekim metodama kuhanja, kao što su pečenje kruha i peciva od brašna, pečenje hrane u pećnici i prženje. Da bi se temperatura namirnica povećala na temperaturu na kojoj se javlja ova reakcija, u kuvanju se koriste namirnice s visokim sadržajem masti.

Šećer u kuvanju

Specifična toplota šećera je čak niža od toplote masti. Budući da se šećer brzo zagrijava do temperature viših od točke ključanja vode, rad s njim u kuhinji zahtijeva poštivanje sigurnosnih pravila, posebno pri pripremi karamele ili slatkiša. Prilikom topljenja šećera morate biti izuzetno oprezni i ne prosipati ga po nezaštićenoj koži, jer temperatura šećera dostiže 175°C (350°F) i opekotine od rastopljenog šećera će biti veoma ozbiljne. U nekim slučajevima je potrebno provjeriti konzistenciju šećera, ali to nikako ne treba raditi golim rukama ako se šećer zagrijava. Ljudi često zaborave koliko brzo i koliko vruć šećer može da se zagreje, zbog čega se opeče. Ovisno o tome čemu služi rastopljeni šećer, njegova konzistencija i temperatura se mogu provjeriti hladnom vodom kako je opisano u nastavku.

Svojstva šećera i šećernog sirupa mijenjaju se ovisno o temperaturi na kojoj se kuhaju. Vrući šećerni sirup može biti rijedak, kao najrjeđi med, gust ili negdje između tankog i gustog. Recepti za bombone, karamele i slatke umake obično navode ne samo temperaturu na kojoj se šećer ili sirup treba zagrijati, već i stupanj tvrdoće šećera, kao što je faza "meka kugla" ili faza "tvrda lopta". . Naziv svake faze odgovara konzistenciji šećera. Da bi odredio konzistenciju, slastičar kapne nekoliko kapi sirupa u ledenu vodu, hladeći ih. Nakon toga, konzistencija se provjerava dodirom. Tako, na primjer, ako se ohlađeni sirup zgusnuo, ali nije stvrdnuo, ali ostaje mekan i može se oblikovati u kuglu, onda se smatra da je sirup u fazi „meke kugle“. Ako je oblik smrznutog sirupa vrlo težak, ali se još uvijek može promijeniti rukom, onda je u fazi „tvrde lopte“. Poslastičari često koriste termometar za hranu i ručno provjeravaju konzistenciju šećera.

Sigurnost hrane

Poznavajući toplinski kapacitet proizvoda, možete odrediti koliko dugo ih je potrebno hladiti ili grijati da bi dosegli temperaturu na kojoj se neće pokvariti i na kojoj se ubijaju bakterije štetne za organizam. Na primjer, da bi se postigla određena temperatura, hrana s većim toplinskim kapacitetom treba duže da se ohladi ili zagrije od hrane s niskim toplinskim kapacitetom. Odnosno, trajanje kuhanja jela ovisi o tome koji su proizvodi uključeni u njega, kao i koliko brzo voda iz njega isparava. Isparavanje je važno jer zahtijeva puno energije. Često se koristi termometar za hranu da bi se provjerilo na koju temperaturu se jelo ili hrana u njemu zagrijala. Posebno ga je pogodno koristiti za kuhanje ribe, mesa i peradi.

mikrovalne pećnice

Koliko efikasno mikrotalasna pećnica zagreva hranu zavisi, između ostalih faktora, od specifičnog toplotnog kapaciteta hrane. Mikrotalasno zračenje koje proizvodi magnetron mikrovalne pećnice uzrokuje brže kretanje molekula vode, masti i nekih drugih tvari, uzrokujući zagrijavanje hrane. Molekule masti se lako pomeraju zbog njihovog malog toplotnog kapaciteta, zbog čega masna hrana dostiže višu temperaturu od hrane koja sadrži mnogo vode. Postignuta temperatura može biti toliko visoka da je dovoljna za Maillardovu reakciju. Proizvodi s visokim sadržajem vode ne postižu takve temperature zbog velikog toplinskog kapaciteta vode, pa se u njima ne događa Maillardova reakcija.

Visoke temperature koje dostiže masnoća iz mikrovalne pećnice mogu proizvesti hrskavu koricu na nekim namirnicama, kao što je slanina, ali te temperature mogu biti opasne kada koristite mikrovalne pećnice, posebno ako ne slijedite upute za korištenje pećnice kako je opisano u uputstvu za upotrebu. Na primjer, kada zagrijavate ili kuhate masnu hranu u pećnici, ne biste trebali koristiti plastično posuđe, jer čak ni posuđe za mikrovalnu pećnicu nije dizajnirano da izdrži temperature koje dostiže masnoća. Takođe treba da zapamtite da je masna hrana veoma vruća i jedite je pažljivo kako se ne biste opekli.

Specifični toplotni kapacitet materijala koji se koriste u svakodnevnom životu

Da li vam je teško prevesti mjerne jedinice s jednog jezika na drugi? Kolege su spremne da vam pomognu. Postavite pitanje u TCTerms i u roku od nekoliko minuta dobićete odgovor.