U današnjoj lekciji uvest ćemo takav fizički koncept kao specifični toplinski kapacitet tvari. Saznajemo da to zavisi od hemijskih svojstava supstance, a njena vrednost, koja se može naći u tabelama, je različita za različite supstance. Zatim ćemo saznati mjerne jedinice i formulu za pronalaženje specifičnog toplinskog kapaciteta, a također ćemo naučiti analizirati toplinska svojstva tvari na osnovu vrijednosti njihovog specifičnog toplinskog kapaciteta.
Kalorimetar(od lat. calor– toplina i metor- mjera) - uređaj za mjerenje količine toplote koja se oslobađa ili apsorbuje u bilo kom fizičkom, hemijskom ili biološkom procesu. Termin “kalorimetar” su predložili A. Lavoisier i P. Laplace.
Kalorimetar se sastoji od poklopca, unutrašnjeg i vanjskog stakla. U konstrukciji kalorimetra je veoma važno da između manjih i većih posuda postoji sloj vazduha, koji zbog niske toplotne provodljivosti obezbeđuje slab prenos toplote između sadržaja i spoljašnje sredine. Ovaj dizajn vam omogućava da kalorimetar smatrate nekom vrstom termosa i praktično se riješite utjecaja vanjskog okruženja na procese izmjene topline unutar kalorimetra.
Kalorimetar je namenjen preciznijim merenjima specifičnih toplotnih kapaciteta i drugih toplotnih parametara tela od navedenih u tabeli.
Komentar. Važno je napomenuti da takav koncept kao što je količina toplote, koji vrlo često koristimo, ne treba mešati sa unutrašnjom energijom tela. Količina topline određena je upravo promjenom unutrašnje energije, a ne njenom specifičnom vrijednošću.
Imajte na umu da je specifični toplotni kapacitet različitih supstanci različit, što se može videti u tabeli (Sl. 3). Na primjer, zlato ima specifičan toplinski kapacitet. Kao što smo ranije naveli, fizičko značenje ove vrijednosti specifičnog toplotnog kapaciteta znači da da bi se 1 kg zlata zagrijao za 1 °C, potrebno mu je opskrbiti 130 J topline (Sl. 5).
Rice. 5. Specifični toplotni kapacitet zlata
U sljedećoj lekciji razgovarat ćemo o izračunavanju vrijednosti količine topline.
Listaknjiževnost
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.
- Internet portal “vactekh-holod.ru” ()
Zadaća
Specifična toplota
Toplotni kapacitet je količina toplote koju telo apsorbuje kada se zagreje za 1 stepen.Toplotni kapacitet tijela označen je velikim latiničnim slovom WITH.
Od čega zavisi toplotni kapacitet tela? Prije svega, od svoje mase. Jasno je da će za zagrijavanje, na primjer, 1 kilogram vode potrebno više topline nego za zagrijavanje 200 grama.
Šta je sa vrstom supstance? Hajde da napravimo eksperiment. Uzmimo dvije identične posude i, nakon što u jednu ulijemo vodu težine 400 g, a u drugu biljno ulje od 400 g, počet ćemo ih zagrijavati pomoću identičnih plamenika. Posmatrajući očitanja termometra, vidjet ćemo da se ulje brže zagrijava. Da bi se voda i ulje zagrijali na istu temperaturu, voda se mora zagrijavati duže. Ali što duže zagrijavamo vodu, to više topline prima od gorionika.
Dakle, različite količine topline potrebne su za zagrijavanje iste mase različitih tvari na istu temperaturu. Količina topline potrebna za zagrijavanje tijela, a samim tim i njegov toplinski kapacitet zavise od vrste tvari od koje se tijelo sastoji.
Tako, na primjer, za povećanje temperature vode težine 1 kg za 1 °C potrebna je količina topline jednaka 4200 J, a za zagrijavanje iste mase suncokretovog ulja za 1 °C, količina topline jednaka Potrebno je 1700 J.
Fizička veličina koja pokazuje koliko je topline potrebno za zagrijavanje 1 kg tvari za 1 °C naziva se specifični toplinski kapacitet ove tvari.
Svaka supstanca ima svoj specifični toplotni kapacitet, koji se označava latiničnim slovom c i meri se u džulima po kilogramskom stepenu (J/(kg K)).
Specifični toplinski kapacitet iste tvari u različitim agregatnim stanjima (čvrsto, tekuće i plinovito) je različit. Na primjer, specifični toplinski kapacitet vode je 4200 J/(kg K) , i specifični toplotni kapacitet leda J/(kg K) ; aluminijum u čvrstom stanju ima specifični toplotni kapacitet od 920 J/(kg K), au tečnosti - J/(kg K).
Imajte na umu da voda ima vrlo visok specifični toplinski kapacitet. Stoga voda u morima i okeanima, zagrijavajući se ljeti, apsorbira veliku količinu topline iz zraka. Zahvaljujući tome, na onim mjestima koja se nalaze u blizini velikih vodenih površina, ljeto nije tako vruće kao na mjestima udaljenim od vode.
Specifični toplotni kapacitet čvrstih materija
U tabeli su prikazane prosječne vrijednosti specifičnog toplinskog kapaciteta tvari u temperaturnom rasponu od 0 do 10°C (osim ako nije naznačena druga temperatura)
| Supstanca | Specifični toplotni kapacitet, kJ/(kg K) |
|---|---|
| Čvrsti azot (na t=-250°C) | 0,46
|
| Beton (na t=20 °C) | 0,88
|
| Papir (na t=20 °C) | 1,50
|
| Vazduh je čvrst (na t=-193 °C) | 2,0
|
| Grafit |
0,75
|
| Hrast |
2,40
|
| Drvo bora, smreke |
2,70
|
| Kamena sol |
0,92
|
| Stone |
0,84
|
| Cigla (na t=0 °C) | 0,88
|
Specifični toplotni kapacitet tečnosti
| Supstanca | Temperatura, °C | |
|---|---|---|
| Benzin (B-70) |
20
|
2,05
|
| Voda |
1-100
|
4,19
|
| Glicerol |
0-100
|
2,43
|
| Kerozin | 0-100
|
2,09
|
| Mašinsko ulje |
0-100
|
1,67
|
| Suncokretovo ulje |
20
|
1,76
|
| Dušo |
20
|
2,43
|
| Mlijeko |
20
|
3,94
|
| Ulje | 0-100
|
1,67-2,09
|
| Merkur |
0-300
|
0,138
|
| Alkohol |
20
|
2,47
|
| Eter |
18
|
3,34
|
Specifični toplotni kapacitet metala i legura
| Supstanca | Temperatura, °C | Specifični toplotni kapacitet, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| Aluminijum |
0-200
|
0,92
|
| Tungsten |
0-1600
|
0,15
|
| Iron |
0-100
|
0,46
|
| Iron |
0-500
|
0,54
|
| Zlato |
0-500
|
0,13
|
| Iridijum |
0-1000
|
0,15
|
| Magnezijum |
0-500
|
1,10
|
| Bakar |
0-500
|
0,40
|
| Nikl |
0-300
|
0,50
|
| Tin |
0-200
|
0,23
|
| Platinum |
0-500
|
0,14
|
| Olovo |
0-300
|
0,14
|
| Srebro |
0-500
|
0,25
|
| Čelik |
50-300
|
0,50
|
| Cink |
0-300
|
0,40
|
| Liveno gvožde |
0-200
|
0,54
|
Specifični toplotni kapacitet rastopljenih metala i tečnih legura
| Supstanca | Temperatura, °C | Specifični toplotni kapacitet, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| Nitrogen |
-200,4
|
2,01
|
| Aluminijum |
660-1000
|
1,09
|
| Vodonik |
-257,4
|
7,41
|
| Zrak |
-193,0
|
1,97
|
| Helijum |
-269,0
|
4,19
|
| Zlato |
1065-1300
|
0,14
|
| Kiseonik |
-200,3
|
1,63
|
| Natrijum |
100
|
1,34
|
| Tin |
250
|
0,25
|
| Olovo |
327
|
0,16
|
| Srebro |
960-1300
|
0,29
|
Specifični toplotni kapacitet gasova i para
pri normalnom atmosferskom pritisku
| Supstanca | Temperatura, °C | Specifični toplotni kapacitet, kJ/(kg K) |
|---|---|---|
| Nitrogen |
0-200
|
1,0
|
| Vodonik |
0-200
|
14,2
|
| vodena para |
100-500
|
2,0
|
| Zrak |
0-400
|
1,0
|
| Helijum |
0-600
|
5,2
|
| Kiseonik |
20-440
|
0,92
|
| Ugljen(II) monoksid |
26-200
|
1,0
|
| Ugljen monoksid | 0-600
|
1,0
|
| Alkoholna para |
40-100
|
1,2
|
| Hlor |
13-200
|
0,50
|
Uređaji i pribor koji se koriste u radu:
2. Utezi.
3. Termometar.
4. Kalorimetar.
6. Kalorimetrijsko tijelo.
7. Pločice za domaćinstvo.
Cilj rada:
Naučite eksperimentalno odrediti specifični toplinski kapacitet tvari.
I. TEORIJSKI UVOD.
Toplotna provodljivost- prijenos topline sa više zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijane kao rezultat sudara brzih molekula sa sporim, uslijed čega brzi molekuli prenose dio svoje energije na spore.
Promjena unutrašnje energije bilo kojeg tijela direktno je proporcionalna njegovoj masi i promjeni tjelesne temperature.
DU = cmDT (1)
Q = cmDT (2)
Veličina c koja karakteriše zavisnost promene unutrašnje energije tela tokom zagrevanja ili hlađenja od vrste supstance i spoljašnjih uslova naziva se specifični toplotni kapacitet tela.
(4)
Vrijednost C, koja karakterizira ovisnost tijela da apsorbira toplinu kada se zagrije i jednaka je odnosu količine toplote koja je prenesena tijelu i porasta njegove temperature, naziva se toplotni kapacitet tela.
C = c × m. (5) 
(6)
Q = CDT (7)
Molarni toplotni kapacitet Cm, je količina topline potrebna za zagrijavanje jednog mola tvari za 1 Kelvin
Cm = cM. (8)
C m = (9)
Specifični toplinski kapacitet ovisi o prirodi procesa u kojem se zagrijava.
Jednačina toplotnog bilansa.
U toku razmene toplote, zbir toplote koju daju sva tela čija se unutrašnja energija smanjuje jednak je zbiru toplote koju primaju sva tela čija se unutrašnja energija povećava.
SQ odjel = SQ primanje (10)
Ako tijela čine zatvoreni sistem i između njih se odvija samo razmjena topline, tada je algebarski zbir primljene i zadane količine topline jednak 0.
SQ odjel + SQ prijem = 0.
primjer:
Izmjena topline uključuje tijelo, kalorimetar i tekućinu. Tijelo daje toplinu, kalorimetar i tekućina je primaju.
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)
Gdje je Q(tau) ukupna konačna temperatura.
s t m t (T 2 -Q) = s do m do (Q- T 1) + s f m f (Q- T 1)
s t = ((Q - T 1)*(s do m do + s w m w)) / m t (T 2 - Q)
T = 273 0 + t 0 C
2. NAPREDAK RADA.
SVA VAGANJA SE IZVODE SA TAČNOŠĆU DO 0,1 g.
1. Odredite vaganjem masu unutrašnje posude, kalorimetar m 1.
2. Sipati vodu u unutrašnju posudu kalorimetra, izmeriti unutrašnje staklo zajedno sa izlivenom tečnošću m to.
3. Odrediti masu izlivene vode m = m do - m 1
4. Postavite unutrašnju posudu kalorimetra u vanjsku i izmjerite početnu temperaturu vode T 1.
5. Izvadite testno tijelo iz kipuće vode, brzo ga prebacite u kalorimetar, određujući T 2 - početnu temperaturu tijela, jednaka je temperaturi kipuće vode.
6. Dok miješate tekućinu u kalorimetru, pričekajte da temperatura prestane da raste: izmjerite konačnu (stalnu) temperaturu Q.
7. Uklonite testno tijelo iz kalorimetra, osušite ga filter papirom i odredite njegovu masu m 3 vaganjem na vagi.
8. Rezultate svih mjerenja i proračuna unesite u tabelu. Izvršite proračune do druge decimale.
9. Napravite jednačinu toplotnog bilansa i iz nje pronađite specifični toplotni kapacitet supstance With.
10. Na osnovu rezultata dobijenih u prijavi odrediti supstancu.
11. Izračunajte apsolutnu i relativnu grešku dobijenog rezultata u odnosu na tabelarni rezultat koristeći formule:
; 
12. Zaključak o obavljenom poslu.
TABELA REZULTATA MJERENJA I PRORAČUNA
Količina energije koju treba dostaviti 1 g supstance da bi se njena temperatura povećala za 1°C. Po definiciji, za povećanje temperature 1 g vode za 1°C potrebno je 4,18 J. Ekološki enciklopedijski rečnik.… … Ekološki rječnik
specifična toplota- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme energije općenito EN specifična toplinaSH ...
SPECIFIC HEAT- fizički količina mjerena količinom topline koja je potrebna za zagrijavanje 1 kg tvari za 1 K (cm). SI jedinica specifičnog toplotnog kapaciteta (cm) po kilogramu kelvina (J kg∙K)) ... Velika politehnička enciklopedija
specifična toplota- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. toplotni kapacitet po jedinici mase; maseni toplotni kapacitet; specifični toplotni kapacitet vok. Eigenwärme, f; specifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. maseni toplotni kapacitet, f;… … Fizikos terminų žodynas
Pogledajte Toplotni kapacitet... Velika sovjetska enciklopedija
specifična toplota-specifična toplota... Rječnik hemijskih sinonima I
specifični toplotni kapacitet gasa- - Teme Industrija nafte i gasa EN gas specifična toplota ... Vodič za tehnički prevodilac
specifični toplotni kapacitet ulja- — Teme Industrija nafte i plina EN nafta specifična toplina... Vodič za tehnički prevodilac
specifični toplotni kapacitet pri konstantnom pritisku- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme: energija uopšte EN specifična toplota pri konstantnom pritiskucpkonstant pritisak specifična toplota ... Vodič za tehnički prevodilac
specifični toplotni kapacitet pri konstantnoj zapremini- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme: energija općenito EN specifična toplina pri konstantnom volumenu konstantna zapremina specifična toplinaCv ... Vodič za tehnički prevodilac
Knjige
- Fizičke i geološke osnove proučavanja kretanja vode u dubokim horizontima, V. V. Truškin Uopšteno govoreći, knjiga je posvećena zakonu samoregulacije temperature vode sa telom domaćina, koji je autor otkrio 1991. godine. početak knjige, osvrt na stanje znanja o problemu kretanja dubokih...