Convertisseur de longueur et de distance Convertisseur de masse Solides en vrac et convertisseur de volume d'aliments Convertisseur de surface Convertisseur de volume et d'unités en recettes Convertisseur de température Convertisseur de pression, contrainte, module d'Young Convertisseur d'énergie et de travail Convertisseur de puissance Convertisseur de force Convertisseur de temps Convertisseur de vitesse linéaire Convertisseur d'efficacité thermique et d'économie de carburant à angle plat divers systèmes calcul Convertisseur d'unités de mesure de la quantité d'informations Taux de change Tailles Vêtements pour femmes et chaussures Tailles de vêtements et chaussures pour hommes Tailles de vêtements et chaussures pour hommes Convertisseur de vitesse angulaire et de vitesse de rotation Convertisseur d'accélération Convertisseur d'accélération angulaire Convertisseur de densité Convertisseur de volume spécifique Convertisseur de moment d'inertie Convertisseur de moment de force Convertisseur de couple Chaleur spécifique de combustion (en masse) Convertisseur de densité d'énergie et chaleur spécifique de combustion du combustible (en masse) Volume) Convertisseur de différence de température Convertisseur de coefficient de dilatation thermique Convertisseur de résistance thermique Convertisseur de conductivité thermique Convertisseur de chaleur spécifique Convertisseur d'exposition à l'énergie et de puissance rayonnante Convertisseur de densité flux de chaleur Convertisseur de coefficient de transfert de chaleur Convertisseur de débit volumique débit massique Convertisseur de débit molaire Convertisseur de densité de flux massique Convertisseur de concentration molaire Convertisseur de concentration massique en solution Convertisseur de viscosité dynamique (absolue) Convertisseur de viscosité cinématique Convertisseur de tension superficielle Convertisseur de perméabilité à la vapeur Convertisseur de perméabilité à la vapeur et de vitesse de transfert de vapeur Convertisseur de niveau sonore Convertisseur de sensibilité du microphone Niveau de pression acoustique (SPL) Convertisseur de niveau Convertisseur de pression acoustique avec pression de référence sélectionnable Convertisseur de luminosité Convertisseur d'intensité lumineuse Convertisseur d'éclairement Convertisseur de résolution d'infographie Convertisseur de fréquence et de longueur d'onde Puissance optique en dioptries et distance focale Convertisseur de puissance en dioptries et grossissement de l'objectif (×) charge électrique Convertisseur de densité de charge linéaire densité surfacique Convertisseur de densité de charge en vrac courant électrique Convertisseur de densité de courant linéaire Convertisseur de densité de courant de surface Convertisseur de tension champ électrique Potentiel électrostatique et convertisseur de tension résistance électrique Convertisseur de résistivité électrique conductivité électrique Convertisseur de conductivité électrique Convertisseur de capacité et d'inductance Convertisseur de calibre de fil US Niveaux en dBm (dBm ou dBm), dBV (dBV), Watts, etc. Unités Convertisseur de force magnétomoteur Convertisseur de force champ magnétique Convertisseur Flux magnétique Radiation de convertisseur d'induction magnétique. Ionizing Radiation Absorbed Dose Rate Converter Radioactivité. Radiation du convertisseur de désintégration radioactive. Radiation du convertisseur de dose d'exposition. Convertisseur de dose absorbée Convertisseur de préfixe décimal Transfert de données Convertisseur d'unité typographique et d'imagerie Convertisseur d'unité de volume de bois Calcul masse molaire Système périodique éléments chimiques D. I. Mendeleïev

Valeur initiale

Valeur convertie

joule par kilogramme par kelvin joule par kilogramme par °C joule par gramme par °C kilojoule par kilogramme par kelvin kilojoule par kilogramme par °C calorie (IT) par gramme par °C calorie (IT) par gramme par °F calorie (thr. ) par gramme par °C kilocalorie (th.) par kg par °C cal.(th.) par kg par °C kilocalorie (th.) par kg par kelvin kilocalorie (th.) par kg par kelvin kilogramme par kelvin livre- force pied par livre par °Rankine BTU (th) par livre par °F BTU (th) par livre par °F BTU (th) par livre par °Rankine BTU (th) par livre par °Rankine BTU (IT) par livre par °C chaud chaud unités par livre par °C

En savoir plus sur la capacité thermique spécifique

informations générales

Les molécules se déplacent sous l'influence de la chaleur - ce mouvement s'appelle diffusion moléculaire. Plus la température d'une substance est élevée, plus les molécules se déplacent rapidement et plus la diffusion est intense. Le mouvement des molécules est affecté non seulement par la température, mais aussi par la pression, la viscosité d'une substance et sa concentration, la résistance à la diffusion, la distance parcourue par les molécules lors de leurs mouvements et leur masse. Par exemple, si nous comparons comment le processus de diffusion se produit dans l'eau et dans le miel, lorsque toutes les autres variables, à l'exception de la viscosité, sont égales, alors il est évident que les molécules dans l'eau se déplacent et se diffusent plus rapidement que dans le miel, puisque le miel a une viscosité plus élevée.

Les molécules ont besoin d'énergie pour se déplacer, et plus elles se déplacent rapidement, plus elles ont besoin d'énergie. La chaleur est l'un des types d'énergie utilisés dans ce cas. Autrement dit, si une certaine température est maintenue dans une substance, les molécules se déplaceront et si la température augmente, le mouvement s'accélérera. L'énergie sous forme de chaleur est obtenue en brûlant du combustible, par exemple gaz naturel, charbon ou bois. Si plusieurs substances sont chauffées en utilisant la même quantité d'énergie, certaines substances sont susceptibles de chauffer plus rapidement que d'autres en raison d'une diffusion plus intense. La capacité thermique et la capacité thermique spécifique ne décrivent que ces propriétés des substances.

Chaleur spécifique détermine la quantité d'énergie (c'est-à-dire de chaleur) nécessaire pour modifier la température d'un corps ou d'une substance d'une certaine masse d'une certaine quantité. Cette propriété est différente de capacité thermique, qui détermine la quantité d'énergie nécessaire pour modifier la température d'un corps entier ou d'une substance à une certaine température. Les calculs de capacité thermique, contrairement à la capacité thermique spécifique, ne tiennent pas compte de la masse. La capacité thermique et la capacité thermique spécifique ne sont calculées que pour les substances et les corps dans un état d'agrégation stable, par exemple pour les solides. Cet article traite de ces deux concepts, car ils sont interdépendants.

Capacité calorifique et capacité thermique spécifique des matériaux et substances

Métaux

Les métaux ont une structure moléculaire très forte, car la distance entre les molécules dans les métaux et les autres solides est beaucoup plus petite que dans les liquides et les gaz. De ce fait, les molécules ne peuvent se déplacer que sur de très petites distances et, par conséquent, il faut beaucoup moins d'énergie pour les faire se déplacer à une vitesse plus élevée que pour les molécules de liquides et de gaz. En raison de cette propriété, leur capacité thermique spécifique est faible. Cela signifie qu'il est très facile d'élever la température du métal.

L'eau

D'autre part, l'eau a une capacité thermique spécifique très élevée, même par rapport à d'autres liquides, il faut donc beaucoup plus d'énergie pour chauffer une unité de masse d'eau d'un degré, par rapport aux substances qui ont une capacité thermique spécifique inférieure. L'eau a une capacité calorifique élevée en raison des fortes liaisons entre les atomes d'hydrogène dans la molécule d'eau.

L'eau est l'un des principaux composants de tous les organismes vivants et des plantes sur Terre, sa capacité thermique spécifique joue donc un rôle important pour la vie sur notre planète. En raison de la capacité calorifique spécifique élevée de l'eau, la température du fluide dans les plantes et la température du fluide de la cavité dans le corps des animaux changent peu, même les jours très froids ou très chauds.

L'eau fournit un système pour maintenir le régime thermique à la fois chez les animaux et les plantes, et à la surface de la Terre dans son ensemble. Une grande partie de notre planète est recouverte d'eau, c'est donc l'eau qui joue un grand rôle dans la régulation du temps et du climat. Même avec en grand nombre la chaleur provenant de l'impact du rayonnement solaire sur la surface de la Terre, la température de l'eau dans les océans, les mers et les autres masses d'eau augmente progressivement, et température ambiante change aussi lentement. D'autre part, l'effet sur la température de l'intensité de la chaleur du rayonnement solaire est important sur les planètes où il n'y a pas de grandes surfaces recouvertes d'eau, comme la Terre, ou dans les régions de la Terre où l'eau est rare. Cela est particulièrement visible lorsque l'on regarde la différence entre les températures diurnes et nocturnes. Ainsi, par exemple, près de l'océan, la différence entre les températures diurnes et nocturnes est faible, mais dans le désert, elle est énorme.

La capacité calorifique élevée de l'eau signifie également que l'eau non seulement se réchauffe lentement, mais aussi se refroidit lentement. En raison de cette propriété, l'eau est souvent utilisée comme réfrigérant, c'est-à-dire comme liquide de refroidissement. De plus, l'utilisation de l'eau est avantageuse en raison de son faible prix. Dans les pays à climat froid eau chaude circule dans des canalisations pour le chauffage. Mélangé à l'éthylène glycol, il est utilisé dans les radiateurs des voitures pour refroidir le moteur. Ces liquides sont appelés antigel. La capacité thermique de l'éthylène glycol est inférieure à celle de l'eau, de sorte que la capacité thermique d'un tel mélange est également inférieure, ce qui signifie que l'efficacité d'un système de refroidissement avec antigel est également inférieure à celle des systèmes à eau. Mais cela doit être supporté, car l'éthylène glycol ne permet pas à l'eau de geler en hiver et d'endommager les canaux du système de refroidissement de la voiture. Plus d'éthylène glycol est ajouté aux liquides de refroidissement conçus pour les climats plus froids.

Capacité calorifique au quotidien

Toutes choses étant égales par ailleurs, la capacité calorifique des matériaux détermine la rapidité avec laquelle ils chauffent. Plus la capacité calorifique est élevée, plus il faut d'énergie pour chauffer ce matériau. Autrement dit, si deux matériaux ayant des capacités calorifiques différentes sont chauffés avec la même quantité de chaleur et dans les mêmes conditions, une substance ayant une capacité calorifique inférieure chauffera plus rapidement. Les matériaux à haute capacité calorifique, au contraire, s'échauffent et restituent de la chaleur à environnement Ralentissez.

Ustensiles et ustensiles de cuisine

Le plus souvent, on choisit les matériaux pour la vaisselle et les ustensiles de cuisine en fonction de leur capacité calorifique. Cela s'applique principalement aux articles qui sont en contact direct avec la chaleur, tels que les casseroles, assiettes, plats de cuisson et autres ustensiles similaires. Par exemple, pour les casseroles et poêles, il est préférable d'utiliser des matériaux à faible pouvoir calorifique, comme les métaux. Cela permet à la chaleur de se transférer plus facilement et plus rapidement du réchauffeur à travers la casserole vers les aliments et accélère le processus de cuisson.

D'autre part, comme les matériaux à haute capacité calorifique retiennent la chaleur pendant longtemps, ils sont bons à utiliser pour l'isolation, c'est-à-dire lorsqu'il est nécessaire de conserver la chaleur des produits et de l'empêcher de s'échapper dans l'environnement ou , à l'inverse, pour éviter que la chaleur de la pièce ne s'échauffe. produits réfrigérés. Le plus souvent, de tels matériaux sont utilisés pour des assiettes et des tasses dans lesquelles sont servis des aliments et des boissons chauds ou, au contraire, très froids. Ils aident non seulement à maintenir la température du produit, mais empêchent également les personnes de se brûler. Plats en céramique et polystyrène expansé - bons exemples l'utilisation de tels matériaux.

Aliments calorifuges

En fonction d'un certain nombre de facteurs, tels que la teneur en eau et en graisse des produits, leur capacité thermique et leur capacité thermique spécifique peuvent être différentes. En cuisine, la connaissance de la capacité calorifique des aliments permet d'utiliser certains aliments comme isolants. Si vous couvrez d'autres aliments avec des produits isolants, ils aideront ces aliments à rester au chaud plus longtemps sous eux. Si les plats sous ces produits calorifuges ont une capacité thermique élevée, ils libèrent de toute façon lentement de la chaleur dans l'environnement. Une fois bien réchauffés, ils perdent chaleur et eau encore plus lentement grâce aux produits isolants sur le dessus. Par conséquent, ils restent chauds plus longtemps.

Un exemple de produit isolant thermique est le fromage, en particulier sur les pizzas et autres plats similaires. Jusqu'à ce qu'il fonde, il laisse passer la vapeur d'eau, ce qui permet aux aliments en dessous de se refroidir rapidement, car l'eau qu'il contient s'évapore et refroidit ainsi les aliments qu'il contient. Le fromage fondu recouvre la surface du plat et isole les aliments en dessous. Sous le fromage se trouvent souvent des aliments à forte teneur en eau, comme les sauces et les légumes. De ce fait, ils ont une capacité calorifique élevée et tiennent chaud longtemps, notamment parce qu'ils sont sous fromage fondu, ce qui ne dégage pas de vapeur d'eau vers l'extérieur. C'est pourquoi la pizza sortie du four est si chaude que vous pouvez facilement vous brûler avec de la sauce ou des légumes, même lorsque la pâte sur les bords a refroidi. La surface de la pizza sous le fromage ne refroidit pas longtemps, ce qui permet de livrer la pizza à domicile dans un sac thermique bien isolé.

Certaines recettes utilisent des sauces de la même manière que le fromage pour isoler les aliments en dessous. Comment plus de contenu gras dans la sauce, mieux elle isole les produits - les sauces à base de beurre ou de crème sont particulièrement bonnes dans ce cas. Ceci est encore dû au fait que la graisse empêche l'évaporation de l'eau et, par conséquent, l'évacuation de la chaleur nécessaire à l'évaporation.

En cuisine, des matériaux non adaptés à l'alimentation sont aussi parfois utilisés pour l'isolation thermique. Les cuisiniers d'Amérique centrale, des Philippines, d'Inde, de Thaïlande, du Vietnam et de nombreux autres pays utilisent souvent des feuilles de bananier à cette fin. Ils peuvent non seulement être ramassés dans le jardin, mais aussi achetés dans un magasin ou sur le marché - ils sont même importés à cet effet dans des pays où les bananes ne sont pas cultivées. Parfois, une feuille d'aluminium est utilisée à des fins d'isolation. Non seulement il empêche l'eau de s'évaporer, mais il aide également à conserver la chaleur à l'intérieur en empêchant le transfert de chaleur sous forme de rayonnement. Si vous enveloppez les ailes et d'autres parties saillantes de l'oiseau dans du papier d'aluminium lors de la cuisson, le papier d'aluminium les empêchera de surchauffer et de brûler.

Cuisiner

Les aliments à forte teneur en matières grasses, comme le fromage, ont une faible capacité calorifique. Ils chauffent plus avec moins d'énergie que les produits à haute capacité calorifique et atteignent des températures suffisamment élevées pour que la réaction de Maillard se produise. La réaction de Maillard est réaction chimique, qui se produit entre les sucres et les acides aminés, et modifie le goût et apparence des produits. Cette réaction est importante dans certaines méthodes de cuisson, comme la cuisson du pain et confiserie de la farine, des produits de cuisson au four, ainsi que pour la friture. Pour augmenter la température des aliments à la température à laquelle cette réaction se produit, des aliments riches en matières grasses sont utilisés en cuisine.

Le sucre en cuisine

La capacité calorifique spécifique du sucre est encore plus faible que celle des graisses. Étant donné que le sucre chauffe rapidement à des températures supérieures au point d'ébullition de l'eau, son utilisation dans la cuisine nécessite des précautions de sécurité, en particulier lors de la fabrication de caramels ou de bonbons. Des précautions extrêmes doivent être prises lors de la fonte du sucre pour éviter de le renverser sur la peau nue, car la température du sucre atteint 175 ° C (350 ° F) et la brûlure du sucre fondu sera très grave. Dans certains cas, il est nécessaire de vérifier la consistance du sucre, mais cela ne doit jamais être fait à mains nues si le sucre est chauffé. Souvent, les gens oublient à quelle vitesse et à quelle quantité le sucre peut chauffer, c'est pourquoi ils se brûlent. Selon la destination du sucre fondu, sa consistance et sa température peuvent être vérifiées à l'aide eau froide comme décrit ci-dessous.

Les propriétés du sucre et du sirop de sucre changent en fonction de la température à laquelle ils sont cuits. Le sirop de sucre chaud peut être mince, comme le miel le plus fin, épais ou quelque part entre mince et épais. Les recettes de bonbons, de caramels et de sauces sucrées précisent généralement non seulement la température à laquelle le sucre ou le sirop doivent être chauffés, mais également le stade de dureté du sucre, comme le stade "boule molle" ou le stade "boule dure". Le nom de chaque étape correspond à la consistance du sucre. Pour déterminer la consistance, le confiseur dépose quelques gouttes de sirop dans de l'eau glacée, en les refroidissant. Après cela, la consistance est vérifiée au toucher. Ainsi, par exemple, si le sirop réfrigéré s'épaissit, mais ne durcit pas, mais reste mou et que vous pouvez en faire une boule, alors on considère que le sirop est au stade de «boule molle». Si la forme du sirop congelé est très difficile, mais peut toujours être modifiée à la main, il en est au stade de la «boule dure». Les confiseurs utilisent souvent un thermomètre pour aliments et vérifient également la consistance du sucre à la main.

la sécurité alimentaire

Connaissant la capacité calorifique des aliments, vous pouvez déterminer combien de temps ils doivent être refroidis ou chauffés pour atteindre une température à laquelle ils ne se gâteront pas et à laquelle les bactéries nocives pour le corps meurent. Par exemple, pour atteindre une certaine température, les aliments à capacité calorifique plus élevée mettent plus de temps à refroidir ou à chauffer que les aliments à faible capacité calorifique. Autrement dit, la durée de cuisson d'un plat dépend des produits qui y sont inclus, ainsi que de la rapidité avec laquelle l'eau s'en évapore. L'évaporation est importante car elle nécessite beaucoup d'énergie. Souvent, un thermomètre pour aliments est utilisé pour vérifier la température d'un plat ou des aliments qu'il contient. Il est particulièrement pratique de l'utiliser lors de la préparation du poisson, de la viande et de la volaille.

micro-ondes

L'efficacité avec laquelle les aliments sont chauffés dans un four à micro-ondes dépend, entre autres facteurs, de la chaleur spécifique de l'aliment. rayonnement micro-ondes, produit par le magnétron du four à micro-ondes, accélère le déplacement des molécules d'eau, de graisse et de certaines autres substances, ce qui provoque le réchauffement des aliments. Les molécules de graisse sont faciles à déplacer en raison de leur faible capacité calorifique. Par conséquent, les aliments gras sont chauffés à des températures plus élevées que les aliments contenant beaucoup d'eau. La température atteinte peut être si élevée qu'elle est suffisante pour la réaction de Maillard. Les produits à forte teneur en eau n'atteignent pas de telles températures en raison de la capacité calorifique élevée de l'eau et, par conséquent, la réaction de Maillard ne s'y produit pas.

Les températures élevées atteintes par la graisse micro-ondes peuvent provoquer la cuisson de certains aliments, comme le bacon, mais ces températures peuvent être dangereuses lorsqu'elles sont utilisées. four à micro-ondes, surtout si vous ne respectez pas les règles d'utilisation du four décrites dans le mode d'emploi. Par exemple, lors du chauffage ou de la cuisson d'aliments gras au four, vous ne devez pas utiliser ustensiles en plastique, car même les plats allant au micro-ondes ne sont pas conçus pour les températures atteintes par les graisses. Aussi, n'oubliez pas que les aliments gras sont très chauds, et mangez-les avec précaution pour ne pas vous brûler.

Capacité thermique spécifique des matériaux utilisés dans la vie quotidienne

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05.04.2019, 01:42

Chaleur spécifique

La capacité calorifique est la quantité de chaleur absorbée par un corps lorsqu'il est chauffé de 1 degré.

La capacité calorifique d'un corps est indiquée par des lettres majuscules Lettre latine À PARTIR DE.

Qu'est-ce qui détermine la capacité calorifique d'un corps ? Tout d'abord, de sa masse. Il est clair que chauffer, par exemple, 1 kilogramme d'eau nécessitera plus de chaleur que de chauffer 200 grammes.

Qu'en est-il du type de substance ? Faisons une expérience. Prenons deux récipients identiques et, en versant de l'eau pesant 400 g dans l'un et de l'huile végétale pesant 400 g dans l'autre, nous commencerons à les chauffer à l'aide de brûleurs identiques. En observant les lectures des thermomètres, nous verrons que l'huile chauffe plus vite. Pour chauffer l'eau et l'huile à la même température, l'eau doit être chauffée plus longtemps. Mais plus nous chauffons l'eau longtemps, plus elle reçoit de chaleur du brûleur.

Ainsi, pour chauffer la même masse différentes substances Différentes quantités de chaleur sont nécessaires pour une même température. La quantité de chaleur nécessaire pour chauffer un corps et, par conséquent, sa capacité calorifique dépendent du type de substance dont ce corps est composé.

Ainsi, par exemple, pour augmenter la température de l'eau d'une masse de 1 kg de 1 °C, il faut une quantité de chaleur égale à 4200 J, et pour chauffer la même masse de 1 °C huile de tournesol une quantité de chaleur égale à 1700 J est nécessaire.

La quantité physique indiquant la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg d'une substance de 1 ° C est appelée chaleur spécifique cette substance.

Chaque substance a sa propre capacité thermique spécifique, désignée par la lettre latine c et mesurée en joules par kilogramme-degré (J / (kg K)).

La capacité calorifique spécifique d'une même substance dans différents états agrégés (solide, liquide et gazeux) est différente. Par exemple, la capacité calorifique spécifique de l'eau est de 4200 J/(kg·K) , et la capacité calorifique spécifique de la glace J/(kg·K) ; l'aluminium à l'état solide a une capacité calorifique spécifique de 920 J / (kg K), et en liquide - J / (kg K).

Notez que l'eau a une capacité thermique spécifique très élevée. Par conséquent, l'eau des mers et des océans, se réchauffant en été, absorbe une grande quantité de chaleur de l'air. Pour cette raison, dans les endroits situés à proximité de grandes étendues d'eau, l'été n'est pas aussi chaud que dans les endroits éloignés de l'eau.

Capacité thermique spécifique des solides

Le tableau montre les valeurs moyennes de la capacité thermique spécifique des substances dans la plage de température de 0 à 10 ° C (si aucune autre température n'est indiquée)

Substance	Capacité thermique spécifique, kJ/(kg K)
Azote solide (à t=-250°С)	0,46
Béton (à t=20 °C)	0,88
Papier (à t=20 °C)	1,50
Air solide (à t=-193 °C)	2,0
Graphite	0,75
chêne	2,40
Arbre pin, épicéa	2,70
Sel gemme	0,92
Calcul	0,84
Brique (à t=0 °С)	0,88

Capacité calorifique spécifique des liquides

Substance	Température, °C
Essence (B-70)	20	2,05
L'eau	1-100	4,19
Glycérol	0-100	2,43
Kérosène	0-100	2,09
Huile pour machines	0-100	1,67
Huile de tournesol	20	1,76
Chéri	20	2,43
Lait	20	3,94
Huile	0-100	1,67-2,09
Mercure	0-300	0,138
De l'alcool	20	2,47
Éther	18	3,34

Capacité calorifique spécifique des métaux et alliages

Substance	Température, °C	Capacité thermique spécifique, k J/(kg·K)
Aluminium	0-200	0,92
Tungstène	0-1600	0,15
Le fer	0-100	0,46
Le fer	0-500	0,54
Or	0-500	0,13
Iridium	0-1000	0,15
Magnésium	0-500	1,10
Le cuivre	0-500	0,40
Nickel	0-300	0,50
Étain	0-200	0,23
Platine	0-500	0,14
Mener	0-300	0,14
Argent	0-500	0,25
Acier	50-300	0,50
Zinc	0-300	0,40
Fonte	0-200	0,54

Capacité calorifique spécifique des métaux en fusion et des alliages liquéfiés

Substance	Température, °C	Capacité thermique spécifique, k J/(kg K)
Azote	-200,4	2,01
Aluminium	660-1000	1,09
Hydrogène	-257,4	7,41
Air	-193,0	1,97
Hélium	-269,0	4,19
Or	1065-1300	0,14
Oxygène	-200,3	1,63
Sodium	100	1,34
Étain	250	0,25
Mener	327	0,16
Argent	960-1300	0,29

Capacité calorifique spécifique des gaz et des vapeurs

à la pression atmosphérique normale

Substance	Température, °C	Capacité thermique spécifique, k J/(kg K)
Azote	0-200	1,0
Hydrogène	0-200	14,2
vapeur d'eau	100-500	2,0
Air	0-400	1,0
Hélium	0-600	5,2
Oxygène	20-440	0,92
Monoxyde de carbone(II)	26-200	1,0
Monoxyde de carbone(IV)	0-600	1,0
Vapeur d'alcool	40-100	1,2
Chlore	13-200	0,50

La capacité calorifique est la capacité d'absorber une certaine quantité de chaleur pendant le chauffage ou de la restituer lorsqu'elle est refroidie. La capacité calorifique d'un corps est le rapport entre une quantité infinitésimale de chaleur qu'un corps reçoit et l'augmentation correspondante de ses indicateurs de température. La valeur est mesurée en J/K. En pratique, une valeur légèrement différente est utilisée - la capacité thermique spécifique.

Définition

Que signifie la capacité thermique spécifique ? Il s'agit d'une quantité liée à une seule quantité d'une substance. En conséquence, la quantité d'une substance peut être mesurée en mètres cubes, en kilogrammes ou même en moles. De quoi dépend-il ? En physique, la capacité thermique dépend directement de l'unité quantitative à laquelle elle se réfère, ce qui signifie qu'ils distinguent la capacité thermique molaire, massique et volumétrique. Dans l'industrie de la construction, vous ne rencontrerez pas de mesures molaires, mais d'autres - tout le temps.

Qu'est-ce qui affecte la capacité thermique spécifique?

Vous savez ce qu'est la capacité thermique, mais les valeurs qui affectent l'indicateur ne sont pas encore claires. La valeur de la chaleur spécifique est directement affectée par plusieurs composants : la température de la substance, la pression et d'autres caractéristiques thermodynamiques.

Lorsque la température du produit augmente, sa capacité thermique spécifique augmente, cependant, certaines substances diffèrent dans une courbe complètement non linéaire dans cette dépendance. Par exemple, avec une augmentation des indicateurs de température de zéro à trente-sept degrés, la capacité thermique spécifique de l'eau commence à diminuer, et si la limite se situe entre trente-sept et cent degrés, alors l'indicateur, au contraire, sera augmenter.

Il convient de noter que le paramètre dépend également de la façon dont les caractéristiques thermodynamiques du produit (pression, volume, etc.) sont autorisées à changer. Par exemple, la chaleur spécifique à une pression stable et à un volume stable sera différente.

Comment calculer le paramètre ?

Êtes-vous intéressé par la capacité thermique? La formule de calcul est la suivante : C \u003d Q / (m ΔT). Quelles sont ces valeurs ? Q est la quantité de chaleur que le produit reçoit lorsqu'il est chauffé (ou libérée par le produit pendant le refroidissement). m est la masse du produit et ΔT est la différence entre les températures finale et initiale du produit. Vous trouverez ci-dessous un tableau de la capacité calorifique de certains matériaux.

Que peut-on dire du calcul de la capacité calorifique?

Le calcul de la capacité calorifique n'est pas une tâche facile, surtout si seules des méthodes thermodynamiques sont utilisées, il est impossible de le faire plus précisément. Les physiciens utilisent donc les méthodes de la physique statistique ou la connaissance de la microstructure des produits. Comment calculer pour le gaz? La capacité calorifique d'un gaz est calculée à partir du calcul de l'énergie moyenne du mouvement thermique des molécules individuelles dans une substance. Les mouvements des molécules peuvent être de type translationnel et rotationnel, et à l'intérieur d'une molécule il peut y avoir un atome entier ou une vibration d'atomes. La statistique classique dit que pour chaque degré de liberté des mouvements de rotation et de translation, il existe une valeur molaire, qui est égale à R / 2, et pour chaque degré de liberté vibratoire, la valeur est égale à R. Cette règle est également appelée la loi d'équipartition.

Dans ce cas, une particule d'un gaz monoatomique ne diffère que de trois degrés de liberté en translation, et donc sa capacité calorifique devrait être égale à 3R/2, ce qui est en excellent accord avec l'expérience. Chaque molécule de gaz diatomique a trois degrés de liberté en translation, deux en rotation et un degré de liberté en vibration, ce qui signifie que la loi d'équipartition sera de 7R/2, et l'expérience a montré que la capacité calorifique d'une mole de gaz diatomique à température ordinaire est de 5R/ 2. Pourquoi y avait-il un tel écart dans la théorie? Cela est dû au fait que lors de l'établissement de la capacité calorifique, il sera nécessaire de prendre en compte différents effets quantiques en d'autres termes, utilisez les statistiques quantiques. Comme vous pouvez le voir, la capacité thermique est un concept assez compliqué.

La mécanique quantique dit que tout système de particules qui oscillent ou tournent, y compris une molécule de gaz, peut avoir certaines valeurs d'énergie discrètes. Si l'énergie du mouvement thermique dans système installé est insuffisant pour exciter des oscillations de la fréquence requise, alors ces oscillations ne contribuent pas à la capacité calorifique du système.

En solides mouvement thermique atomes est une faible oscillation près de certaines positions d'équilibre, cela s'applique aux nœuds réseau cristallin. Un atome a trois degrés de liberté vibratoire et, selon la loi, la capacité calorifique molaire corps solideéquivaut à 3nR, où n est le nombre d'atomes présents dans la molécule. En pratique, cette valeur est la limite vers laquelle tend la capacité calorifique du corps aux hautes températures. La valeur est atteinte avec des changements de température normaux dans de nombreux éléments, cela s'applique aux métaux, ainsi qu'aux composés simples. La capacité calorifique du plomb et d'autres substances est également déterminée.

Que peut-on dire des basses températures ?

Nous savons déjà ce qu'est la capacité calorifique, mais si nous parlons de basses températures, alors comment la valeur sera-t-elle calculée alors ? Si nous parlons d'indicateurs de basse température, la capacité calorifique d'un corps solide s'avère alors proportionnelle J 3 ou la loi dite de Debye sur la capacité calorifique. Le principal critère de distinction haute performance des températures basses, est comparaison ordinaire eux avec un paramètre caractéristique d'une substance particulière - cela peut être la caractéristique ou la température de Debye q D . La valeur présentée est définie par le spectre de vibration des atomes dans le produit et dépend de manière significative de la structure cristalline.

Dans les métaux, les électrons de conduction apportent une certaine contribution à la capacité calorifique. Cette partie de la capacité calorifique est calculée à l'aide de la statistique de Fermi-Dirac, qui tient compte des électrons. La capacité thermique électronique d'un métal, qui est proportionnelle à la capacité thermique habituelle, est une valeur relativement faible, et elle ne contribue à la capacité thermique du métal qu'à des températures proches du zéro absolu. La capacité thermique du réseau devient alors très faible et peut être négligée.

Capacité thermique massique

La capacité thermique massique est la quantité de chaleur qui doit être apportée à une unité de masse d'une substance afin de chauffer le produit par unité de température. Cette valeur est désignée par la lettre C et elle est mesurée en joules divisé par un kilogramme par kelvin - J / (kg K). C'est tout ce qui concerne la capacité calorifique de la masse.

Qu'est-ce que la capacité calorifique volumétrique ?

La capacité calorifique volumétrique est une certaine quantité de chaleur qui doit être amenée à un volume unitaire de production afin de la chauffer par unité de température. Cet indicateur est mesuré en joules divisé par un mètre cube par kelvin ou J / (m³ K). Dans de nombreux ouvrages de référence sur le bâtiment, c'est la capacité thermique massique spécifique au travail qui est prise en compte.

Application pratique de la capacité calorifique dans l'industrie de la construction

De nombreux matériaux à forte intensité de chaleur sont activement utilisés dans la construction de murs résistants à la chaleur. Ceci est extrêmement important pour les maisons caractérisées par un chauffage périodique. Par exemple, four. Les produits à forte intensité de chaleur et les murs construits à partir de ceux-ci accumulent parfaitement la chaleur, la stockent pendant les périodes de chauffage et la libèrent progressivement après l'arrêt du système, vous permettant ainsi de maintenir une température acceptable tout au long de la journée.

Ainsi, plus la chaleur est stockée dans la structure, plus la température dans les pièces sera confortable et stable.

Il convient de noter que la brique et le béton ordinaires utilisés dans la construction de logements ont une capacité calorifique nettement inférieure à celle du polystyrène expansé. Si nous prenons l'ecowool, il consomme trois fois plus de chaleur que le béton. Il convient de noter que dans la formule de calcul de la capacité calorifique, ce n'est pas en vain qu'il y a de la masse. En raison de la grande masse énorme de béton ou de brique, par rapport à ecowool, il permet d'accumuler d'énormes quantités de chaleur dans les murs de pierre des structures et de lisser toutes les fluctuations de température quotidiennes. Seule une petite masse d'isolant en tout maisons à ossature, malgré sa bonne capacité calorifique, est la zone la plus faible pour tous technologies de cadre. Résoudre ce problème, d'impressionnants accumulateurs de chaleur sont installés dans toutes les maisons. Ce que c'est? Ce sont des pièces structurelles qui se caractérisent par une masse importante avec un assez bon indice de capacité calorifique.

Exemples d'accumulateurs de chaleur dans la vie

Qu'est ce que ça pourrait être? Par exemple, certains internes Mur de briques, un grand poêle ou une cheminée, des chapes en béton.

Les meubles de n'importe quelle maison ou appartement sont un excellent accumulateur de chaleur, car le contreplaqué, les panneaux de particules et le bois ne peuvent stocker la chaleur que par kilogramme de poids trois fois plus que la brique notoire.

Y a-t-il des inconvénients au stockage thermique ? Bien sûr, le principal inconvénient de cette approche est que l'accumulateur de chaleur doit être conçu au stade de la création d'un agencement. maison à ossature. Tout cela en raison du fait qu'il est très lourd, et cela devra être pris en compte lors de la création de la fondation, puis imaginez comment cet objet sera intégré à l'intérieur. Il vaut la peine de dire qu'il faut prendre en compte non seulement la masse, il faudra évaluer les deux caractéristiques du travail: la masse et la capacité calorifique. Par exemple, si vous utilisez de l'or avec un poids incroyable de vingt tonnes par mètre cube comme stockage de chaleur, le produit fonctionnera comme il se doit seulement vingt-trois pour cent mieux qu'un cube de béton, qui pèse deux tonnes et demie.

Quelle substance est la plus appropriée pour un stockage de chaleur?

meilleur produit pour un accumulateur de chaleur ce n'est pas du tout du béton et de la brique ! Le cuivre, le bronze et le fer font du bon travail, mais ils sont très lourds. Curieusement, mais le meilleur accumulateur de chaleur est l'eau ! Le liquide a une capacité calorifique impressionnante, la plus grande parmi les substances dont nous disposons. Seuls les gaz hélium (5190 J / (kg K) et hydrogène (14300 J / (kg K)) ont plus de capacité calorifique, mais ils sont problématiques à appliquer en pratique. Si vous le souhaitez et en avez besoin, consultez le tableau des capacités calorifiques des substances vous avez besoin.

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chaleur spécifique- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys : engl. capacité calorifique par unité de masse; capacité calorifique massique; capacité calorifique spécifique vok. Eigenwarme, f; Spezifice Wärme, f ; spezifische Wärmekapazität, f rus. capacité calorifique massique, f;… … Fizikos terminų žodynas

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Livres

• Fondements physiques et géologiques pour l'étude du mouvement de l'eau dans les horizons profonds, Trushkin VV En général, le livre est consacré à la loi d'autorégulation de la température de l'eau avec un corps hôte, découverte par l'auteur en 1991. Au début du livre, un état des lieux des connaissances sur le problème du mouvement des profondeurs ...

La physique et les phénomènes thermiques constituent une section assez étendue, qui est étudiée de manière approfondie dans le cursus scolaire. Pas dernière place dans cette théorie est donnée à des quantités spécifiques. Le premier d'entre eux est la capacité thermique spécifique.

Cependant, l'interprétation du mot "spécifique" ne fait généralement pas l'objet d'une attention suffisante. Les élèves le mémorisent simplement comme une donnée. Et qu'est-ce que cela veut dire?

Si vous regardez dans le dictionnaire d'Ozhegov, vous pouvez lire qu'une telle valeur est définie comme un ratio. De plus, elle peut être effectuée pour la masse, le volume ou l'énergie. Toutes ces quantités doivent être prises égal à un. La relation avec ce qui est donné dans la capacité calorifique spécifique?

Au produit de la masse et de la température. De plus, leurs valeurs doivent nécessairement être égales à un. Autrement dit, le diviseur contiendra le nombre 1, mais sa dimension combinera le kilogramme et le degré Celsius. Ceci doit être pris en compte lors de la formulation de la définition de la capacité thermique spécifique, qui est donnée un peu plus bas. Il existe également une formule à partir de laquelle on peut voir que ces deux quantités sont au dénominateur.

Ce que c'est?

La capacité thermique spécifique d'une substance est introduite au moment où la situation avec son chauffage est considérée. Sans cela, il est impossible de savoir combien de chaleur (ou d'énergie) devra être dépensée pour ce processus. Et aussi calculer sa valeur lorsque le corps est refroidi. Soit dit en passant, ces deux quantités de chaleur sont égales en module. Mais ils ont différents signes. Donc, dans le premier cas, c'est positif, car l'énergie doit être dépensée et elle est transférée au corps. La deuxième situation de refroidissement donne un nombre négatif parce que la chaleur est libérée et énergie interne le corps est réduit.

Ceci est noté quantité physique Lettre latine c. Elle est définie comme une certaine quantité de chaleur nécessaire pour chauffer d'un degré un kilogramme d'une substance. Dans le cours de physique scolaire, ce diplôme est celui qui est pris sur l'échelle Celsius.

Comment le compter ?

Si vous voulez savoir quelle est la capacité thermique spécifique, la formule ressemble à ceci :

c \u003d Q / (m * (t 2 - t 1)), où Q est la quantité de chaleur, m est la masse de la substance, t 2 est la température que le corps a acquise à la suite du transfert de chaleur, t 1 est la température initiale de la substance. C'est la formule n°1.

Sur la base de cette formule, l'unité de mesure de cette quantité en système international unités (SI) s'avère être J / (kg * ºС).

Comment trouver d'autres grandeurs à partir de cette équation ?

Tout d'abord, la quantité de chaleur. La formule ressemblera à ceci: Q \u003d c * m * (t 2 - t 1). Seulement dans celui-ci, il est nécessaire de remplacer les valeurs dans les unités incluses dans le SI. Autrement dit, la masse est en kilogrammes, la température est en degrés Celsius. C'est la formule #2.

Deuxièmement, la masse d'une substance qui se refroidit ou se réchauffe. La formule pour cela sera: m \u003d Q / (c * (t 2 - t 1)). C'est la formule numéro 3.

Troisièmement, le changement de température Δt \u003d t 2 - t 1 \u003d (Q / c * m). Le signe "Δ" se lit comme "delta" et dénote un changement d'amplitude, dans ce cas la température. Formule numéro 4.

Quatrièmement, les températures initiale et finale de la substance. Les formules valables pour chauffer une substance ressemblent à ceci: t 1 \u003d t 2 - (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 + (Q / c * m). Ces formules portent les numéros 5 et 6. Si dans le problème Dans la questionà propos du refroidissement d'une substance, alors les formules sont: t 1 \u003d t 2 + (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 - (Q / c * m). Ces formules portent les numéros 7 et 8.

Quels sens peut-il avoir ?

Il a été établi expérimentalement quelles valeurs il a pour chaque substance spécifique. Par conséquent, un tableau spécial de capacité thermique spécifique a été créé. Le plus souvent, il donne des données valables dans des conditions normales.

Quel est le travail de laboratoire sur la mesure de la chaleur spécifique ?

Dans un cours de physique scolaire, il est déterminé pour un corps solide. De plus, sa capacité calorifique est calculée par comparaison avec celle qui est connue. La façon la plus simple de le faire est avec de l'eau.

Lors de l'exécution des travaux, il est nécessaire de mesurer les températures initiales de l'eau et du solide chauffé. Abaissez-le ensuite dans le liquide et attendez l'équilibre thermique. Toute l'expérience est réalisée dans un calorimètre, de sorte que les pertes d'énergie peuvent être négligées.

Ensuite, vous devez écrire la formule de la quantité de chaleur que l'eau reçoit lorsqu'elle est chauffée par un corps solide. La deuxième expression décrit l'énergie que le corps dégage lorsqu'il se refroidit. Ces deux valeurs sont égales. Par des calculs mathématiques, il reste à déterminer la capacité calorifique spécifique de la substance qui compose le corps solide.

Le plus souvent, il est proposé de le comparer à des valeurs tabulaires afin d'essayer de deviner de quelle substance est constitué le corps étudié.

Tache 1

État. La température du métal varie de 20 à 24 degrés Celsius. Dans le même temps, son énergie interne a augmenté de 152 J. Quelle est la capacité calorifique spécifique du métal si sa masse est de 100 grammes ?

Solution. Pour trouver la réponse, vous devrez utiliser la formule écrite sous le chiffre 1. Il y a toutes les quantités nécessaires aux calculs. Seulement vous devez d'abord convertir la masse en kilogrammes, sinon la réponse sera fausse. Parce que toutes les quantités doivent être celles qui sont acceptées en SI.

Il y a 1000 grammes dans un kilogramme. Donc, 100 grammes doivent être divisés par 1000, vous obtenez 0,1 kilogramme.

La substitution de toutes les valeurs donne l'expression suivante : c \u003d 152 / (0,1 * (24 - 20)). Les calculs ne sont pas particulièrement difficiles. Le résultat de toutes les actions est le nombre 380.

Répondre: c \u003d 380 J / (kg * ºС).

Tâche #2

État. Déterminez la température finale à laquelle l'eau d'un volume de 5 litres se refroidira si elle a été prise à 100 ºС et a libéré 1680 kJ de chaleur dans l'environnement.

Solution. Il vaut la peine de commencer par le fait que l'énergie est donnée dans une unité non systémique. Les kilojoules doivent être convertis en joules : 1680 kJ = 1680000 J.

Pour trouver la réponse, vous devez utiliser la formule numéro 8. Cependant, la masse y apparaît et elle est inconnue dans le problème. Mais vu le volume de liquide. Ainsi, vous pouvez utiliser la formule connue sous le nom de m \u003d ρ * V. La densité de l'eau est de 1000 kg / m 3. Mais ici, le volume devra être remplacé par mètres cubes. Pour les convertir en litres, il faut diviser par 1000. Ainsi, le volume d'eau est de 0,005 m 3.

La substitution des valeurs dans la formule de masse donne l'expression suivante : 1000 * 0,005 = 5 kg. Vous devrez regarder la capacité thermique spécifique dans le tableau. Vous pouvez maintenant passer à la formule 8 : t 2 \u003d 100 + (1680000 / 4200 * 5).

La première action est censée effectuer la multiplication : 4200 * 5. Le résultat est 21000. La seconde est la division. 1680000 : 21000 = 80. Dernière soustraction : 100 - 80 = 20.

Répondre. t 2 \u003d 20 ºС.

Tâche #3

État. Il y a un bécher chimique d'une masse de 100 g dans lequel on verse 50 g d'eau. La température initiale de l'eau avec un verre est de 0 degrés Celsius. Quelle quantité de chaleur faut-il pour faire bouillir de l'eau ?

Solution. Vous devriez commencer par introduire une notation appropriée. Laissez les données relatives au verre avoir l'indice 1 et pour l'eau - l'indice 2. Dans le tableau, vous devez trouver les capacités thermiques spécifiques. Le bécher chimique est en verre de laboratoire, sa valeur c 1 = 840 J / (kg * ºС). Les données pour l'eau sont les suivantes: s 2 \u003d 4200 J / (kg * ºС).

Leurs masses sont données en grammes. Vous devez les convertir en kilogrammes. Les masses de ces substances seront désignées comme suit: m 1 \u003d 0,1 kg, m 2 \u003d 0,05 kg.

La température initiale est donnée: t 1 \u003d 0 ºС. On sait à propos de la finale qu'elle correspond à celle à laquelle l'eau bout. C'est t 2 \u003d 100 ºС.

Étant donné que le verre est chauffé avec de l'eau, la quantité de chaleur souhaitée sera la somme des deux. Le premier, qui sert à chauffer le verre (Q 1), et le second, qui va chauffer l'eau (Q 2). Pour les exprimer, une seconde formule est nécessaire. Il doit être écrit deux fois avec des indices différents, puis leur somme doit être ajoutée.

Il s'avère que Q \u003d c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Le facteur commun (t 2 - t 1) peut être retiré de la parenthèse pour faciliter le comptage. Ensuite, la formule nécessaire pour calculer la quantité de chaleur prendra la forme suivante: Q \u003d (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Vous pouvez maintenant remplacer les valeurs connues dans le problème et calculer le résultat.

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

Répondre. Q = 29400 J = 29,4 kJ.