Преобразувател на дължина и разстояние Конвертор на маса Конвертор на насипни твърди вещества и хранителен обем Конвертор на площ Конвертор на обем и единици Конвертор в рецептиПреобразувател на температура, налягане, напрежение, преобразувател на модула на Янг Конвертор на енергия и работа Конвертор на мощност Преобразувател на сила Преобразувател на време Конвертор на линейна скорост Преобразувател с плосък ъгъл Топлинна ефективност и икономия на гориво Номер на преобразувателя до различни системи calculus Преобразувател на мерни единици на количеството информация Курсове на обмен Размери Дамски дрехии обувки Размери на мъжкото облекло и обувки Размери на мъжкото облекло и обувки Преобразувател на ъглова скорост и честота на въртене Преобразувател на ускорение Преобразувател на ъглово ускорение Преобразувател на плътност Преобразувател на специфичен обем Преобразувател на инерционен момент Преобразувател на момент на сила Преобразувател на въртящ момент Специфична топлина на горене (по маса) Преобразувател енергийна плътност и специфична топлина на изгаряне на горивото (по маса) Обем) Температурна разлика Конвертор Преобразувател на коефициента на термично разширение Преобразувател на топлинно съпротивление Преобразувател на топлопроводимост Конвертор за специфична топлина Конвертор на енергийна експозиция и преобразувател на лъчиста мощност Преобразувател на плътност топлинен потокПреобразувател на коефициента на топлопреминаване Конвертор на обемния поток масов потокКонвертор на моларен дебит Преобразувател на плътност на масовия поток Конвертор на моларна концентрация Конвертор на масова концентрация в разтвор Преобразувател Динамичен (абсолютен) конвертор на вискозитет Конвертор на кинематичен вискозитет Конвертор на повърхностно напрежение Преобразувател на паропропускливост Преобразувател на паропропускливост и пренос на пара Конвертор за скорост на прехвърляне на пара Конвертор за преобразуване на скоростта на пара Sound Level Converter (Sound Level Converter Sound Level Converter) Конвертор за ниво на преобразувател Конвертор на звуково налягане с избираемо референтно налягане Преобразувател на яркост Преобразувател на светлинен интензитет Преобразувател на осветеност Преобразувател на разделителна способност на компютърна графика Преобразувател на честота и дължина на вълната Оптична мощност в диоптри и фокусно разстояниеМощност в диоптри и конвертор за увеличение на обектива (×). електрически зарядПреобразувател на линейна зарядна плътност повърхностна плътностПреобразувател на плътност на заряда в насипно състояние електрически токЛинеен преобразувател на плътност на тока Повърхностен преобразувател на плътност на тока Преобразувател на напрежение електрическо полеПреобразувател на електростатичен потенциал и напрежение електрическо съпротивлениеПреобразувател на електрическо съпротивление електропроводимостПреобразувател на електрическа проводимост Конвертор на индуктивност на капацитета Конвертор на американски проводник Нива в dBm (dBm или dBm), dBV (dBV), ватове и т.н. Мерни единици Конвертор на магнитна сила Преобразувател на сила магнитно полеконвертор магнитен потокИзлъчване на магнитно-индукционния преобразувател. Конвертор на мощност на дозата на йонизиращо лъчение Радиоактивност. Радиоактивен преобразувател на разпад. Облъчване с преобразувател на дозата. Преобразувател на абсорбирана доза Преобразувател на десетичен префикс Прехвърляне на данни Прехвърляне на типографски и образни единици Конвертор на единици за обем за дървен материал Изчисление моларна маса Периодична система химични елементиД. И. Менделеев

Първоначална стойност

Преобразувана стойност

джаул на килограм на келвин джаул на килограм на °C джаул на грам на °C килоджаул на килограм на килоджаул келвин на килограм на °C калория (IT) на грам на °C калория (IT) на грам на °F калория ( thr. ) на грам на °C килокалория (th.) на kg на °C кал. сила фут на паунд на °Rankine BTU (th) на фунт на °F BTU (th) на фунт на °F BTU (th) на фунт за °Rankine BTU (th) на фунт на °Rankine BTU (IT) на фунт на °C по Целзий топло единици на паунд на °C

Повече за специфичния топлинен капацитет

Главна информация

Молекулите се движат под въздействието на топлината - това движение се нарича молекулярна дифузия. Колкото по-висока е температурата на веществото, толкова по-бързо се движат молекулите и толкова по-интензивна е дифузията. Движението на молекулите се влияе не само от температурата, но и от налягането, вискозитета на веществото и неговата концентрация, устойчивостта на дифузия, разстоянието, което молекулите изминават по време на движението си, и тяхната маса. Например, ако сравним как протича процесът на дифузия във вода и в меда, когато всички други променливи, с изключение на вискозитета, са равни, тогава е очевидно, че молекулите във водата се движат и дифундират по-бързо, отколкото в меда, тъй като медът има по-висок вискозитет.

Молекулите се нуждаят от енергия, за да се движат и колкото по-бързо се движат, толкова повече енергия им трябва. Топлината е един от видовете енергия, използвани в този случай. Тоест, ако в дадено вещество се поддържа определена температура, тогава молекулите ще се движат, а ако температурата се увеличи, тогава движението ще се ускори. Енергията под формата на топлина се получава при изгаряне на гориво, например природен газ, въглища или дърва. Ако няколко вещества се нагряват с едно и също количество енергия, тогава е вероятно някои вещества да се нагреят по-бързо от други поради по-интензивна дифузия. Топлинният капацитет и специфичният топлинен капацитет описват точно тези свойства на веществата.

Специфична топлинаопределя колко енергия (тоест топлина) е необходима за промяна на температурата на тяло или вещество с определена маса с определено количество. Този имот е различен от топлинен капацитет, който определя количеството енергия, необходимо за промяна на температурата на цялото тяло или вещество до определена температура. Изчисленията на топлинния капацитет, за разлика от специфичния топлинен капацитет, не вземат предвид масата. Топлинният капацитет и специфичният топлинен капацитет се изчисляват само за вещества и тела в стабилно агрегатно състояние, например за твърди вещества. Тази статия разглежда и двете понятия, тъй като те са взаимосвързани.

Топлинен капацитет и специфичен топлинен капацитет на материалите и веществата

метали

Металите имат много силна молекулярна структура, тъй като разстоянието между молекулите в металите и другите твърди вещества е много по-малко, отколкото в течности и газове. Поради това молекулите могат да се движат само на много малки разстояния и съответно е необходима много по-малко енергия, за да се движат с по-висока скорост, отколкото за молекулите на течности и газове. Поради това свойство техният специфичен топлинен капацитет е нисък. Това означава, че е много лесно да се повиши температурата на метала.

Вода

От друга страна, водата има много висок специфичен топлинен капацитет, дори в сравнение с други течности, така че отнема много повече енергия, за да загрее една единица маса вода с един градус, в сравнение с вещества, които имат по-нисък специфичен топлинен капацитет. Водата има висок топлинен капацитет поради силните връзки между водородните атоми във водната молекула.

Водата е един от основните компоненти на всички живи организми и растения на Земята, поради което нейният специфичен топлинен капацитет играе важна роля за живота на нашата планета. Поради високия специфичен топлинен капацитет на водата, температурата на течността в растенията и температурата на кухината течност в тялото на животните се променят малко дори в много студени или много горещи дни.

Водата осигурява система за поддържане на топлинния режим както при животните и растенията, така и на повърхността на Земята като цяло. Огромна част от нашата планета е покрита с вода, така че водата играе голяма роля в регулирането на времето и климата. Дори със в големи количестватоплина, идваща от въздействието на слънчевата радиация върху земната повърхност, температурата на водата в океаните, моретата и други водни тела се повишава постепенно, и температура на околната средасъщо се променя бавно. От друга страна, ефектът върху температурата на интензитета на топлината от слънчевата радиация е голям на планети, където няма големи повърхности, покрити с вода, като Земята, или в райони на Земята, където водата е оскъдна. Това е особено забележимо, когато се гледа разликата между дневните и нощните температури. Така, например, в близост до океана разликата между дневните и нощните температури е малка, но в пустинята е огромна.

Високият топлинен капацитет на водата също означава, че водата не само се нагрява бавно, но и бавно се охлажда. Поради това свойство водата често се използва като хладилен агент, тоест като охлаждаща течност. Освен това използването на вода е от полза поради ниската й цена. В страни със студен климат топла водациркулира в тръбите за отопление. Смесен с етилен гликол, той се използва в автомобилните радиатори за охлаждане на двигателя. Такива течности се наричат ​​антифриз. Топлинният капацитет на етиленгликола е по-нисък от топлинния капацитет на водата, така че топлинният капацитет на такава смес също е по-нисък, което означава, че ефективността на охладителна система с антифриз също е по-ниска от системите с вода. Но това трябва да се примири, тъй като етиленгликолът не позволява на водата да замръзне през зимата и да повреди каналите на охладителната система на автомобила. Повече етилен гликол се добавя към охлаждащите течности, предназначени за по-студен климат.

Топлинен капацитет в ежедневието

При равни други условия, топлинният капацитет на материалите определя колко бързо се нагряват. Колкото по-висок е топлинният капацитет, толкова повече енергия е необходима за нагряване на този материал. Тоест, ако два материала с различен топлинен капацитет се нагряват с еднакво количество топлина и при едни и същи условия, тогава вещество с по-нисък топлинен капацитет ще се нагрее по-бързо. Материалите с висок топлинен капацитет, напротив, се нагряват и отдават топлина обратно заобикаляща средапо-бавно.

Кухненски прибори и прибори

Най-често избираме материали за съдове и кухненски прибори въз основа на техния топлинен капацитет. Това се отнася главно за предмети, които са в пряк контакт с топлината, като тенджери, чинии, съдове за печене и други подобни прибори. Например, за тенджери и тигани е по-добре да използвате материали с нисък топлинен капацитет, като метали. Това помага на топлината да преминава по-лесно и бързо от нагревателя през тенджерата към храната и ускорява процеса на готвене.

От друга страна, тъй като материалите с висок топлинен капацитет задържат топлината за дълго време, те е добре да се използват за изолация, тоест когато е необходимо да се запази топлината на продуктите и да се предотврати изтичането й в околната среда или , обратно, за да не се нагрява топлината на помещението. охладени продукти. Най-често такива материали се използват за чинии и чаши, в които се сервират топла или, обратно, много студена храна и напитки. Те помагат не само за поддържане на температурата на продукта, но и предотвратяват изгарянето на хората. Чинии от керамика и експандиран полистирол - добри примериизползването на такива материали.

Топлоизолираща храна

В зависимост от редица фактори, като съдържанието на вода и мазнини в продуктите, техният топлинен капацитет и специфичен топлинен капацитет могат да бъдат различни. При готвене познаването на топлинния капацитет на храните прави възможно използването на някои храни за изолация. Ако покриете друга храна с изолационни продукти, те ще помогнат на тази храна да се затопли по-дълго под тях. Ако съдовете под тези топлоизолационни продукти имат висок топлинен капацитет, те така или иначе бавно отделят топлина в околната среда. След като се затоплят добре, губят топлина и вода още по-бавно благодарение на изолационните продукти отгоре. Следователно те остават горещи по-дълго.

Пример за топлоизолационен продукт е сиренето, особено върху пица и други подобни ястия. Докато се разтопи, пропуска водната пара, което позволява на храната отдолу да се охлади бързо, тъй като водата, която съдържа, се изпарява и по този начин охлажда храната, която съдържа. Топеното сирене покрива повърхността на съда и изолира храната отдолу. Често под сиренето са храни с високо съдържание на вода, като сосове и зеленчуци. Поради това те имат висок топлинен капацитет и се затоплят дълго време, особено защото са под топено сирене, което не отделя водни пари навън. Ето защо пицата извън фурната е толкова гореща, че лесно можете да се изгорите със сос или зеленчуци, дори когато тестото около краищата е изстинало. Повърхността на пицата под сиренето не се охлажда дълго време, което прави възможно доставката на пицата до дома ви в добре изолирана термо чанта.

Някои рецепти използват сосове по същия начин като сиренето, за да изолират храната отдолу. Как повече съдържаниемазнини в соса, толкова по-добре изолира продуктите - сосовете на основата на масло или сметана са особено добри в този случай. Това отново се дължи на факта, че мазнините предотвратяват изпаряването на водата и следователно отделянето на топлината, необходима за изпаряване.

В готвенето понякога за топлоизолация се използват и материали, които не са подходящи за храна. Готвачи в Централна Америка, Филипините, Индия, Тайланд, Виетнам и много други страни често използват бананови листа за тази цел. Могат не само да се събират в градината, но и да се купуват в магазин или на пазара – дори се внасят за целта в страни, където не се отглеждат банани. Понякога за изолационни цели се използва алуминиево фолио. Той не само предотвратява изпаряването на водата, но също така помага да се запази топлината вътре, като предотвратява преноса на топлина под формата на радиация. Ако при печенето увиете крилцата и другите стърчащи части на птицата във фолио, фолиото ще ги предпази от прегряване и изгаряне.

Готвейки храна

Храните с високо съдържание на мазнини, като сиренето, имат нисък топлинен капацитет. Те се нагряват повече с по-малко енергия от продуктите с висок топлинен капацитет и достигат температури, достатъчно високи, за да настъпи реакцията на Майард. Реакцията на Майард е химическа реакция, което се среща между захари и аминокиселини и променя вкуса и външен видпродукти. Тази реакция е важна при някои методи на готвене, като печене на хляб и сладкарски изделияот брашно, продукти за печене във фурната, както и за пържене. За повишаване на температурата на храната до температурата, при която протича тази реакция, при готвене се използват храни с високо съдържание на мазнини.

Захар при готвене

Специфичният топлинен капацитет на захарта е дори по-нисък от този на мазнините. Тъй като захарта бързо се нагрява до температури, по-високи от точката на кипене на водата, работата с нея в кухнята изисква предпазни мерки, особено при приготвяне на карамел или сладкиши. При топенето на захарта трябва да се внимава изключително много, за да не се разлее върху гола кожа, тъй като температурата на захарта достига 175° C (350° F) и изгарянето от разтопената захар ще бъде много тежко. В някои случаи е необходимо да се провери консистенцията на захарта, но това никога не трябва да се прави с голи ръце, ако захарта се нагрява. Често хората забравят колко бързо и колко може да се загрее захарта, поради което се изгарят. В зависимост от това за какво е разтопената захар, може да се провери нейната консистенция и температура студена водакакто е описано по-долу.

Свойствата на захарта и захарния сироп се променят в зависимост от температурата, при която са приготвени. Горещият захарен сироп може да бъде рядък, като най-тънкия мед, гъст или някъде между тънък и дебел. Рецептите за бонбони, карамели и сладки сосове обикновено определят не само температурата, до която трябва да се загрее захарта или сиропа, но и степента на твърдост на захарта, като етап "мека топка" или етап "твърда топка". Името на всеки етап съответства на консистенцията на захарта. За да определи консистенцията, сладкарят капва няколко капки сироп в ледена вода, като ги охлажда. След това консистенцията се проверява с докосване. Така например, ако охладеният сироп се сгъсти, но не се втвърдява, а остава мек и можете да направите топка от него, тогава се счита, че сиропът е на етап „мека топка“. Ако формата на замразения сироп е много трудна, но все пак може да се промени на ръка, тогава той е на етап „твърда топка“. Сладкарите често използват термометър за храна и също така проверяват консистенцията на захарта на ръка.

безопасност на храните

Познавайки топлинния капацитет на храните, можете да определите колко време трябва да се охлаждат или нагряват, за да достигнат температура, при която няма да се развалят и при която вредните за организма бактерии умират. Например, за да достигнат определена температура, храните с по-висок топлинен капацитет се охлаждат или затоплят по-дълго от храните с нисък топлинен капацитет. Тоест, продължителността на готвене на ястие зависи от това какви продукти са включени в него, а също и от това колко бързо се изпарява водата от него. Изпаряването е важно, защото изисква много енергия. Често се използва термометър за храна, за да се провери температурата на ястие или храната в него. Особено удобно е да се използва при приготвяне на риба, месо и домашни птици.

микровълнови печки

Колко ефективно се загрява храната в микровълнова фурна зависи, наред с други фактори, от специфичната топлина на храната. микровълнова радиация, произведен от магнетрона на микровълновата фурна, кара молекулите на водата, мазнините и някои други вещества да се движат по-бързо, което води до загряване на храната. Мастните молекули са лесни за преместване поради ниския им топлинен капацитет и следователно мазните храни се нагряват до по-високи температури от храните, съдържащи много вода. Достигнатата температура може да бъде толкова висока, че да е достатъчна за реакцията на Майард. Продуктите с високо съдържание на вода не достигат такива температури поради високия топлинен капацитет на водата и следователно реакцията на Майард не протича в тях.

Високите температури, достигани от микровълновата мазнина, могат да доведат до приготвяне на някои храни, като бекон, но тези температури могат да бъдат опасни, когато се използват. микровълнови печки, особено ако не спазвате правилата за използване на фурната, описани в ръководството за употреба. Например, когато загрявате или готвите мазни храни във фурната, не трябва да използвате пластмасови прибори, тъй като дори съдовете за микровълнова фурна не са предназначени за температури, които достигат мазнините. Също така не забравяйте, че мазните храни са много горещи и ги яжте внимателно, за да не се изгорите.

Специфичен топлинен капацитет на материалите, използвани в ежедневието

Смятате ли, че е трудно да превеждате мерни единици от един език на друг? Колегите са готови да ви помогнат. Публикувайте въпрос към TCTermsи в рамките на няколко минути ще получите отговор.

05.04.2019, 01:42

Специфична топлина

Топлинният капацитет е количеството топлина, абсорбирано от тялото при нагряване с 1 градус.

Топлинният капацитет на тялото се обозначава с главни букви латинска буква С.

Какво определя топлинния капацитет на тялото? На първо място, от неговата маса. Ясно е, че за нагряване, например, на 1 килограм вода ще е необходима повече топлина, отколкото за нагряване на 200 грама.

Какво ще кажете за вида на веществото? Да направим експеримент. Нека вземем два еднакви съда и, като изсипем вода с тегло 400 g в единия от тях и растително масло с тегло 400 g в другия, ще започнем да ги нагряваме с помощта на еднакви горелки. Като наблюдаваме показанията на термометрите, ще видим, че маслото се нагрява по-бързо. За да загреете водата и маслото до една и съща температура, водата трябва да се нагрява по-дълго. Но колкото по-дълго загряваме водата, толкова повече топлина получава от горелката.

По този начин за загряване на същата маса различни веществаЗа една и съща температура са необходими различни количества топлина. Количеството топлина, необходимо за загряване на тялото, и следователно неговият топлинен капацитет зависят от вида на веществото, от което се състои това тяло.

Така например, за да се повиши температурата на водата с маса 1 kg с 1 °C, е необходимо количество топлина, равно на 4200 J, и за загряване на същата маса с 1 °C Слънчогледово олионеобходимо е количество топлина, равно на 1700 J.

Физическата величина, показваща колко топлина е необходима за нагряване на 1 kg вещество с 1 ° C, се нарича специфична топлинатова вещество.

Всяко вещество има свой собствен специфичен топлинен капацитет, който се обозначава с латинската буква c и се измерва в джаули на килограм-градус (J / (kg K)).

Специфичният топлинен капацитет на едно и също вещество в различни агрегатни състояния (твърдо, течно и газообразно) е различен. Например, специфичният топлинен капацитет на водата е 4200 J/(kg K) и специфичния топлинен капацитет на леда J/(kg K) ; алуминият в твърдо състояние има специфичен топлинен капацитет от 920 J / (kg K), а в течност - J / (kg K).

Имайте предвид, че водата има много висок специфичен топлинен капацитет. Следователно водата в моретата и океаните, нагрявайки се през лятото, поглъща голямо количество топлина от въздуха. Поради това на тези места, които се намират в близост до големи водни басейни, лятото не е толкова горещо, колкото на места, далеч от водата.

Специфичен топлинен капацитет на твърдите вещества

Таблицата показва средните стойности на специфичния топлинен капацитет на веществата в температурния диапазон от 0 до 10 ° C (ако не е посочена друга температура)

Вещество	Специфичен топлинен капацитет, kJ/(kg K)
Твърд азот (при t=-250°С)	0,46
Бетон (при t=20 °C)	0,88
Хартия (при t=20 °С)	1,50
Твърд въздух (при t=-193 °C)	2,0
Графит	0,75
дъб	2,40
Дърво бор, смърч	2,70
Каменна сол	0,92
Камък	0,84
Тухла (при t=0 °C)	0,88

Специфичен топлинен капацитет на течности

Вещество	Температура, °C
Бензин (B-70)	20	2,05
Вода	1-100	4,19
глицерол	0-100	2,43
Керосин	0-100	2,09
Машинно масло	0-100	1,67
Слънчогледово олио	20	1,76
Пчелен мед	20	2,43
Мляко	20	3,94
масло	0-100	1,67-2,09
живак	0-300	0,138
алкохол	20	2,47
етер	18	3,34

Специфичен топлинен капацитет на метали и сплави

Вещество	Температура, °C	Специфичен топлинен капацитет, k J/(kg K)
алуминий	0-200	0,92
волфрам	0-1600	0,15
Желязо	0-100	0,46
Желязо	0-500	0,54
злато	0-500	0,13
иридий	0-1000	0,15
магнезий	0-500	1,10
медни	0-500	0,40
никел	0-300	0,50
калай	0-200	0,23
платина	0-500	0,14
Водя	0-300	0,14
Сребро	0-500	0,25
стомана	50-300	0,50
Цинк	0-300	0,40
Излято желязо	0-200	0,54

Специфичен топлинен капацитет на разтопени метали и втечнени сплави

Вещество	Температура, °C	Специфичен топлинен капацитет, k J/(kg K)
Азот	-200,4	2,01
алуминий	660-1000	1,09
водород	-257,4	7,41
Въздух	-193,0	1,97
хелий	-269,0	4,19
злато	1065-1300	0,14
Кислород	-200,3	1,63
натрий	100	1,34
калай	250	0,25
Водя	327	0,16
Сребро	960-1300	0,29

Специфичен топлинен капацитет на газове и пари

при нормално атмосферно налягане

Вещество	Температура, °C	Специфичен топлинен капацитет, k J/(kg K)
Азот	0-200	1,0
водород	0-200	14,2
водна пара	100-500	2,0
Въздух	0-400	1,0
хелий	0-600	5,2
Кислород	20-440	0,92
въглероден оксид (II)	26-200	1,0
въглероден оксид(IV)	0-600	1,0
Алкохолни пари	40-100	1,2
хлор	13-200	0,50

Топлинният капацитет е способността да се абсорбира известно количество топлина по време на нагряване или да се отдава при охлаждане. Топлинният капацитет на тялото е отношението на безкрайно малко количество топлина, което тялото получава, към съответното увеличение на неговите температурни показатели. Стойността се измерва в J/K. На практика се използва малко по-различна стойност - специфичен топлинен капацитет.

Определение

Какво означава специфичен топлинен капацитет? Това е количество, свързано с едно количество вещество. Съответно количеството на веществото може да се измери в кубични метри, килограми или дори в молове. От какво зависи? Във физиката топлинният капацитет зависи пряко от това за коя количествена единица се отнася, което означава, че те правят разлика между моларен, масов и обемен топлинен капацитет. В строителната индустрия няма да се срещате с моларни измервания, а с други - през цялото време.

Какво влияе на специфичния топлинен капацитет?

Знаете какъв е топлинният капацитет, но какви стойности влияят на индикатора все още не е ясно. Стойността на специфичната топлина се влияе пряко от няколко компонента: температурата на веществото, налягането и други термодинамични характеристики.

С повишаване на температурата на продукта неговият специфичен топлинен капацитет се увеличава, но някои вещества се различават по напълно нелинейна крива в тази зависимост. Например, с повишаване на температурните показатели от нула до тридесет и седем градуса, специфичният топлинен капацитет на водата започва да намалява и ако границата е между тридесет и седем и сто градуса, тогава индикаторът, напротив, ще нараства.

Струва си да се отбележи, че параметърът зависи и от това как е позволено да се променят термодинамичните характеристики на продукта (налягане, обем и т.н.). Например, специфичната топлина при стабилно налягане и при стабилен обем ще бъде различна.

Как да изчислим параметъра?

Интересувате ли се каква е топлинната мощност? Формулата за изчисление е, както следва: C \u003d Q / (m ΔT). Какви са тези стойности? Q е количеството топлина, което продуктът получава при нагряване (или отделяно от продукта по време на охлаждане). m е масата на продукта, а ΔT е разликата между крайната и началната температура на продукта. По-долу е дадена таблица с топлинния капацитет на някои материали.

Какво може да се каже за изчисляването на топлинния капацитет?

Изчисляването на топлинния капацитет не е лесна задача, особено ако се използват само термодинамични методи, е невъзможно да се направи по-точно. Затова физиците използват методите на статистическата физика или познаването на микроструктурата на продуктите. Как да изчислим за газ? Топлинният капацитет на газ се изчислява от изчисляването на средната енергия на топлинно движение на отделните молекули в веществото. Движенията на молекулите могат да бъдат от транслационен и ротационен тип, а вътре в молекула може да има цял атом или вибрация на атоми. Класическата статистика казва, че за всяка степен на свобода на ротационни и транслационни движения има моларна стойност, която е равна на R / 2, а за всяка вибрационна степен на свобода стойността е равна на R. Това правило се нарича още закон за равнопоставеност.

В този случай частица от едноатомен газ се различава само с три транслационни степени на свобода и следователно нейният топлинен капацитет трябва да бъде равен на 3R/2, което е в отлично съгласие с експеримента. Всяка молекула на двуатомен газ има три транслационни, две ротационни и една вибрационна степени на свобода, което означава, че законът за равноразпределение ще бъде 7R/2, а опитът показва, че топлинният капацитет на мол от двуатомен газ при обикновена температура е 5R/ 2. Защо имаше такова несъответствие в теорията? Това се дължи на факта, че при установяване на топлинния капацитет ще е необходимо да се вземат предвид различни квантови ефектис други думи, използвайте квантова статистика. Както можете да видите, топлинният капацитет е доста сложно понятие.

Квантовата механика казва, че всяка система от частици, които осцилират или се въртят, включително газова молекула, може да има определени дискретни енергийни стойности. Ако енергията на топлинното движение в инсталирана системае недостатъчна за възбуждане на трептения с необходимата честота, тогава тези трептения не допринасят за топлинния капацитет на системата.

В твърди вещества термично движениеатоми е слабо трептене близо до определени позиции на равновесие, това се отнася за възлите кристална решетка. Атомът има три вибрационни степени на свобода и, според закона, моларния топлинен капацитет твърдо тялосе равнява на 3nR, където n е броят на атомите, присъстващи в молекулата. На практика тази стойност е границата, към която се стреми топлинният капацитет на тялото при високи температури. Стойността се постига при нормални температурни промени в много елементи, това се отнася за метали, както и за прости съединения. Определя се и топлинният капацитет на оловото и други вещества.

Какво може да се каже за ниските температури?

Вече знаем какво е топлинен капацитет, но ако говорим за ниски температури, тогава как ще бъде изчислена стойността тогава? Ако говорим за индикатори за ниска температура, тогава топлинният капацитет на твърдо тяло тогава се оказва пропорционален т 3 или така наречения закон на Дебай за топлинния капацитет. Основният критерий за разграничаване висока производителносттемператури от ниски, е обикновено сравнениеги с параметър характеристика на определено вещество - това може да бъде характеристиката или температурата на Дебай q D . Представената стойност се определя от вибрационния спектър на атомите в продукта и зависи значително от кристалната структура.

В металите електроните на проводимост имат известен принос за топлинния капацитет. Тази част от топлинния капацитет се изчислява с помощта на статистиката на Ферми-Дирак, която взема предвид електроните. Електронният топлинен капацитет на метала, който е пропорционален на обичайния топлинен капацитет, е сравнително малка стойност и допринася за топлинния капацитет на метала само при температури, близки до абсолютната нула. Тогава топлинният капацитет на решетката става много малък и може да се пренебрегне.

Масов топлинен капацитет

Масовият специфичен топлинен капацитет е количеството топлина, което е необходимо да се доведе до единица маса на веществото, за да се загрее продуктът на единица температура. Тази стойност се обозначава с буквата C и се измерва в джаули, разделени на килограм на келвин - J / (kg K). Това е всичко, което се отнася до топлинния капацитет на масата.

Какво представлява обемният топлинен капацитет?

Обемният топлинен капацитет е определено количество топлина, което трябва да бъде доведено до единица обем производство, за да се загрее на единица температура. Този индикатор се измерва в джаули, разделени на кубичен метър на келвин или J / (m³ K). В много строителни справочници се взема предвид масовият специфичен топлинен капацитет при работа.

Практическо приложение на топлинния капацитет в строителната индустрия

Много топлоинтензивни материали се използват активно при изграждането на топлоустойчиви стени. Това е изключително важно за къщи, които се характеризират с периодично отопление. Например фурна. Топлоинтензивните продукти и стените, изградени от тях, перфектно акумулират топлина, съхраняват я по време на нагряване и постепенно отделят топлина след изключване на системата, като по този начин ви позволяват да поддържате приемлива температура през целия ден.

Така че, колкото повече топлина се съхранява в конструкцията, толкова по-удобна и стабилна ще бъде температурата в стаите.

Трябва да се отбележи, че обикновените тухли и бетон, използвани в жилищното строителство, имат значително по-нисък топлинен капацитет от експандирания полистирол. Ако вземем ековата, тогава тя е три пъти по-топлоемка от бетона. Трябва да се отбележи, че във формулата за изчисляване на топлинния капацитет не напразно има маса. Поради голямата огромна маса бетон или тухла, в сравнение с ековата, позволява натрупване на огромни количества топлина в каменните стени на конструкциите и изглаждане на всички дневни температурни колебания. Само малка маса изолация като цяло рамкови къщи, въпреки добрия си топлинен капацитет, е най-слабата зона за всички рамкови технологии. Разрешавам този проблем, във всички къщи са монтирани впечатляващи топлинни акумулатори. Какво е? Това са конструктивни части, които се характеризират с голяма маса с доста добър индекс на топлинен капацитет.

Примери за акумулатори на топлина в живота

Какво може да бъде? Например някои вътрешни тухлени стени, голяма печка или камина, бетонни замазки.

Мебелите във всяка къща или апартамент са отличен акумулатор на топлина, тъй като шперплат, ПДЧ и дърво всъщност могат да съхраняват топлина само на килограм тегло три пъти повече от прословутата тухла.

Има ли някакви недостатъци на термичното съхранение? Разбира се, основният недостатък на този подход е, че акумулаторът на топлина трябва да бъде проектиран на етапа на създаване на оформление. рамкова къща. Това се дължи на факта, че е много тежък и това ще трябва да се вземе предвид при създаването на основата и след това си представете как този обект ще бъде интегриран в интериора. Струва си да се каже, че е необходимо да се вземе предвид не само масата, ще е необходимо да се оценят и двете характеристики в работата: маса и топлинен капацитет. Например, ако използвате злато с невероятно тегло от двадесет тона на кубичен метър като акумулатор на топлина, тогава продуктът ще функционира както трябва само с двадесет и три процента по-добре от бетонен куб, който тежи два и половина тона.

Кое вещество е най-подходящо за съхранение на топлина?

най-добрият продуктза топлинен акумулатор изобщо не е бетон и тухла! Медта, бронзът и желязото се справят добре с това, но са много тежки. Колкото и да е странно, но най-добрият акумулатор на топлина е водата! Течността има впечатляващ топлинен капацитет, най-големият сред наличните за нас вещества. По-голям топлинен капацитет имат само хелиевите газове (5190 J / (kg K) и водорода (14300 J / (kg K)), но те са проблематични за прилагане на практика. Ако желаете и имате нужда, вижте таблицата на топлинния капацитет на веществата имате нужда.

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

специфична топлина- - [А.С. Голдбърг. Английски руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлинаSH ...

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

специфична топлина- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. топлинен капацитет на единица маса; масов топлинен капацитет; специфичен топлинен капацитет вок. Eigenwarme, f; specifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. маса топлинен капацитет, f;… … Fizikos terminų žodynas

Вижте топлинния капацитет... Голяма съветска енциклопедия

специфична топлина - специфична топлина … Речник на химическите синоними I

специфичен топлинен капацитет на газа- - Теми Нефтена и газова промишленост EN газ специфична топлина… Наръчник за технически преводач

специфичен топлинен капацитет на маслото- — Теми нефтена и газова промишленост EN петролна специфична топлина… Наръчник за технически преводач

специфичен топлинен капацитет при постоянно налягане- - [А.С. Голдбърг. Английски руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлина при постоянно наляганеcpпостоянно налягане специфична топлина ... Наръчник за технически преводач

специфичен топлинен капацитет при постоянен обем- - [А.С. Голдбърг. Английски руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN специфична топлина при постоянен обем постоянен обем специфична топлинаCv … Наръчник за технически преводач

Книги

• Физически и геоложки основи за изследване на движението на водата в дълбоки хоризонти, Трушкин В. В. Като цяло книгата е посветена на закона за авторегулация на температурата на водата с тялото гостоприемник, открит от автора през 1991 г. В началото на книгата, преглед на състоянието на познанието по проблема с движението на дълбоките ...

Физиката и топлинните явления е доста обширен раздел, който се изучава задълбочено в училищния курс. Не последно мястов тази теория е дадена на конкретни величини. Първият от тях е специфичният топлинен капацитет.

Въпреки това, на тълкуването на думата "специфичен" обикновено не се обръща достатъчно внимание. Учениците просто го запомнят като даденост. И какво означава това?

Ако погледнете в речника на Ожегов, можете да прочетете, че такава стойност се определя като съотношение. Освен това може да се извърши за маса, обем или енергия. Всички тези количества трябва да се приемат равно на едно. Връзката с това, което е дадено в специфичния топлинен капацитет?

Към произведението на масата и температурата. Освен това техните стойности трябва задължително да са равни на единица. Тоест делителят ще съдържа числото 1, но измерението му ще комбинира килограм и градус по Целзий. Това трябва да се има предвид при формулиране на определението за специфичен топлинен капацитет, което е дадено малко по-ниско. Има и формула, от която се вижда, че тези две величини са в знаменателя.

Какво е?

Специфичният топлинен капацитет на веществото се въвежда в момента, когато се разглежда ситуацията с неговото нагряване. Без него е невъзможно да се знае колко топлина (или енергия) ще трябва да се изразходва за този процес. И също така изчислете стойността му, когато тялото се охлади. Между другото, тези две количества топлина са равни едно на друго по модул. Но те имат различни знаци. Така че в първия случай е положително, защото енергията трябва да се изразходва и тя се прехвърля в тялото. Втората ситуация на охлаждане дава отрицателно число, тъй като се отделя топлина и вътрешна енергиятялото е намалено.

Това е обозначено физическо количестволатинска буква c. Определя се като определено количество топлина, необходимо за нагряване на един килограм вещество с един градус. В курса на училищната физика тази степен е тази, която се приема по скалата на Целзий.

Как да го преброя?

Ако искате да знаете какъв е специфичният топлинен капацитет, формулата изглежда така:

c \u003d Q / (m * (t 2 - t 1)), където Q е количеството топлина, m е масата на веществото, t 2 е температурата, която тялото е придобило в резултат на пренос на топлина, t 1 е началната температура на веществото. Това е формула №1.

Въз основа на тази формула мерната единица на това количество в международна системаединици (SI) се оказва J / (kg * ºС).

Как да намерите други количества от това уравнение?

Първо, количеството топлина. Формулата ще изглежда така: Q \u003d c * m * (t 2 - t 1). Само в него е необходимо да се заменят стойности в единици, включени в SI. Тоест масата е в килограми, температурата е в градуси по Целзий. Това е формула №2.

Второ, масата на вещество, което се охлажда или нагрява. Формулата за него ще бъде: m \u003d Q / (c * (t 2 - t 1)). Това е формула номер 3.

На трето място, промяната в температурата Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m). Знакът "Δ" се чете като "делта" и обозначава промяна в величината, в този случай температурата. Формула номер 4.

Четвърто, началната и крайната температура на веществото. Формулите, които са валидни за нагряване на вещество, изглеждат така: t 1 \u003d t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Тези формули имат номера 5 и 6. Ако в задачата въпросниятотносно охлаждането на вещество, тогава формулите са: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m). Тези формули имат числа 7 и 8.

Какви значения може да има?

Експериментално е установено какви стойности има за всяко конкретно вещество. Поради това е създадена специална таблица за специфичен топлинен капацитет. Най-често дава данни, които са валидни при нормални условия.

Каква е лабораторната работа по измерване на специфична топлина?

В училищен курс по физика се определя за твърдо тяло. Освен това топлинният му капацитет се изчислява чрез сравняване с този, който е известен. Най-лесният начин да направите това е с вода.

В процеса на извършване на работата се изисква измерване на началните температури на водата и нагрятото твърдо вещество. След това го спуснете в течността и изчакайте термичното равновесие. Целият експеримент се провежда в калориметър, така че загубите на енергия могат да бъдат пренебрегнати.

След това трябва да запишете формулата за количеството топлина, което водата получава при нагряване от твърдо тяло. Вторият израз описва енергията, която тялото отделя при охлаждане. Тези две стойности са равни. Чрез математически изчисления остава да се определи специфичният топлинен капацитет на веществото, което изгражда твърдото тяло.

Най-често се предлага да се сравни с таблични стойности, за да се опитаме да отгатнем от какво вещество е направено изследваното тяло.

Задача №1

състояние.Температурата на метала варира от 20 до 24 градуса по Целзий. В същото време вътрешната му енергия се е увеличила със 152 J. Каква е специфичната топлинна мощност на метала, ако масата му е 100 грама?

Решение.За да намерите отговора, ще трябва да използвате формулата, написана под номер 1. Има всички количества, необходими за изчисленията. Само първо трябва да преобразувате масата в килограми, в противен случай отговорът ще бъде грешен. Защото всички количества трябва да са тези, които са приети в SI.

В един килограм има 1000 грама. И така, 100 грама трябва да се разделят на 1000, получавате 0,1 килограма.

Заместването на всички стойности дава следния израз: c \u003d 152 / (0,1 * (24 - 20)). Изчисленията не са особено трудни. Резултатът от всички действия е числото 380.

Отговор: c \u003d 380 J / (kg * ºС).

Задача №2

състояние.Определете крайната температура, до която ще се охлади водата с обем 5 литра, ако се вземе при 100 ºС и отдели 1680 kJ топлина в околната среда.

Решение.Струва си да започнем с факта, че енергията се дава в несистемна единица. Килоджоулите трябва да бъдат превърнати в джаули: 1680 kJ = 1680000 J.

За да намерите отговора, трябва да използвате формулата номер 8. Масата обаче се появява в нея и тя е неизвестна в задачата. Но предвид обема на течността. Така че, можете да използвате формулата, известна като m \u003d ρ * V. Плътността на водата е 1000 kg / m 3. Но тук ще трябва да се замени обемът кубични метри. За да ги преобразувате от литри, е необходимо да разделите на 1000. По този начин обемът на водата е 0,005 m 3.

Заместването на стойностите във формулата за маса дава следния израз: 1000 * 0,005 = 5 kg. Ще трябва да разгледате специфичния топлинен капацитет в таблицата. Сега можете да преминете към формула 8: t 2 \u003d 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Първото действие трябва да извърши умножение: 4200 * 5. Резултатът е 21000. Второто е деление. 1680000: 21000 = 80. Последно изваждане: 100 - 80 = 20.

Отговор. t 2 \u003d 20 ºС.

Задача №3

състояние.Има химическа чаша с маса 100 г. В нея се налива 50 г вода. Началната температура на водата с чаша е 0 градуса по Целзий. Колко топлина е необходима, за да заври водата?

Решение.Трябва да започнете с въвеждането на подходящо обозначение. Нека данните, свързани със стъклото, имат индекс 1, а за водата - индекс 2. В таблицата трябва да намерите специфичните топлинни мощности. Химическата чаша е изработена от лабораторно стъкло, така че нейната стойност c 1 = 840 J / (kg * ºС). Данните за водата са, както следва: s 2 = 4200 J / (kg * ºС).

Масите им са дадени в грамове. Трябва да ги преобразувате в килограми. Масите на тези вещества ще бъдат обозначени, както следва: m 1 = 0,1 kg, m 2 = 0,05 kg.

Началната температура е дадена: t 1 \u003d 0 ºС. За финала се знае, че отговаря на този, при който водата кипи. Това е t 2 \u003d 100 ºС.

Тъй като стъклото се нагрява заедно с вода, желаното количество топлина ще бъде сумата от двете. Първият, който е необходим за загряване на стъклото (Q 1), и вторият, който отива за загряване на водата (Q 2). За изразяването им е необходима втора формула. Трябва да се напише два пъти с различни индекси и след това да се добави тяхната сума.

Оказва се, че Q \u003d c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Общият фактор (t 2 - t 1) може да бъде изваден от скобата, за да стане по-удобно да се брои. Тогава формулата, която е необходима за изчисляване на количеството топлина, ще приеме следната форма: Q \u003d (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Сега можете да замените известните стойности в задачата и да изчислите резултата.

Q = (840 * 0,1 + 4200 * 0,05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 \u003d 294 * 100 \u003d 29400 (J).

Отговор. Q = 29400 J = 29,4 kJ.