Pretvarač duljine i udaljenosti Pretvarač mase Pretvornik rasutih krutih tvari i hrane Konverter volumena Konverter područja Konverter volumena i jedinica Recepti Pretvarač temperature Pretvarač tlaka, naprezanja, Youngovog modula Pretvarač energije i rada Pretvarač snage Pretvarač sile Pretvarač vremena Pretvarač linearne brzine Pretvornik ravnog kuta Toplinska učinkovitost i ušteda goriva Broj pretvarača u razni sustavi račun Pretvarač mjernih jedinica količine informacija Tečaji Veličine Ženska odjeća i obuća Veličine muške odjeće i obuće Veličine muške odjeće i obuće Pretvarač kutne brzine i brzine rotacije Pretvarač ubrzanja Pretvarač kutnog ubrzanja Pretvarač gustoće Pretvarač specifičnog volumena Pretvarač momenta inercije Pretvarač momenta sile Pretvarač zakretnog momenta Specifična toplina izgaranja (po masi) Pretvarač gustoća energije i specifična toplina izgaranja goriva (po masi) Volumen) Pretvarač temperaturnih razlika Pretvarač koeficijenta toplinske ekspanzije Pretvarač toplinskog otpora Pretvarač toplinske vodljivosti Pretvarač specifične topline Pretvarač energetske izloženosti i pretvarača snage zračenja Pretvarač gustoće protok topline Pretvarač koeficijenta prijenosa topline Konvertor volumnog protoka protok mase Molarni pretvarač brzine protoka Pretvarač gustoće masenog toka Pretvarač molarne koncentracije Konverter masene koncentracije u otopini Pretvarač dinamičkog (apsolutnog) viskoziteta Pretvarač kinematičkog viskoziteta Pretvarač površinske napetosti Pretvornik propusnosti pare Pretvarač paropropusnosti i brzine prijenosa pare Pretvarač konvertora razine zvuka S Converter Sound Level Converter Sound Level Pretvarač razine Pretvarač zvučnog tlaka s izborom referentnog tlaka Pretvarač svjetline Pretvarač svjetlosnog intenziteta Pretvarač osvjetljenja Pretvarač rezolucije računalne grafike Pretvarač frekvencije i valne duljine Optička snaga u dioptrijama i žarišna duljina Snaga u dioptrijama i pretvarač povećanja objektiva (×). električno punjenje Pretvarač linearne gustoće naboja površinska gustoća Konverter gustoće punjenja električna struja Linearni pretvarač gustoće struje Pretvarač površinske gustoće struje Pretvarač napona električno polje Pretvarač elektrostatskog potencijala i napona električni otpor Pretvarač električnog otpora električna provodljivost Pretvornik električne vodljivosti Pretvarač induktivnosti kapacitivnosti Konverter američkog mjerača žice Razine u dBm (dBm ili dBm), dBV (dBV), vatima, itd. Jedinice Pretvarač magnetne sile Pretvarač snage magnetsko polje Konverter magnetski tok Zračenje pretvarača s magnetskom indukcijom. Radioaktivnost pretvarača apsorbirane doze ionizirajućeg zračenja. Zračenje pretvarača radioaktivnog raspada. Zračenje pretvarača doze izloženosti. Pretvarač apsorbirane doze Pretvarač decimalnog prefiksa Prijenos podataka Tipografski i slikovni pretvarač jedinica Pretvarač drvnog volumena Pretvarač jedinica Izračun molekulska masa Periodični sustav kemijski elementi D. I. Mendeljejev

Početna vrijednost

Preračunata vrijednost

džul po kilogramu po kelvinu džul po kilogramu po °C džul po gramu po °C kilodžul po kilogramu po kelvinu kilodžul po kilogramu po °C kalorija (IT) po gramu po °C kalorija (IT) po gramu po °F kalorija ( thr. ) po gramu po °C kilokaloriji (th.) po kg po °C kaloriji (th.) po kg po °C kilokaloriji (th.) po kg po kelvinu kilokaloriji (th.) po kg po kelvin kilogramu po kelvinskoj funti-sili stopa po funti po °Rankine BTU (th) po funti po °F BTU (th) po funti po °F BTU (th) po funti po °Rankine BTU (th) po funti po °Rankine BTU (IT) po funti po ° C Celzijusa toplo jedinice po funti po °C

Više o specifičnom toplinskom kapacitetu

Opće informacije

Molekule se gibaju pod utjecajem topline – to se kretanje tzv molekularna difuzija. Što je temperatura tvari viša, to se molekule brže kreću i dolazi do intenzivnije difuzije. Na kretanje molekula utječu ne samo temperatura, već i tlak, viskoznost tvari i njezina koncentracija, difuzijski otpor, udaljenost koju molekule prijeđu tijekom svog kretanja i njihova masa. Na primjer, ako usporedimo kako se proces difuzije odvija u vodi i medu, kada su sve ostale varijable, osim viskoznosti, jednake, onda je očito da se molekule u vodi kreću i difundiraju brže nego u medu, budući da med ima veći viskozitet.

Molekulama je potrebna energija za kretanje, a što se brže kreću, potrebno im je više energije. Toplina je jedna od vrsta energije koja se koristi u ovom slučaju. Odnosno, ako se u tvari održava određena temperatura, tada će se molekule kretati, a ako se temperatura poveća, tada će se kretanje ubrzati. Energija u obliku topline dobiva se npr. izgaranjem goriva prirodni gas, ugljen ili drvo. Ako se nekoliko tvari zagrijava pomoću iste količine energije, tada će se neke tvari vjerojatno zagrijati brže od drugih zbog intenzivnije difuzije. Toplinski kapacitet i specifični toplinski kapacitet opisuju upravo ta svojstva tvari.

Određena toplina određuje koliko je energije (tj. topline) potrebno za promjenu temperature tijela ili tvari određene mase za određeni iznos. Ovo svojstvo se razlikuje od toplinski kapacitet, koji određuje količinu energije potrebne za promjenu temperature cijelog tijela ili tvari na određenu temperaturu. Izračuni toplinskog kapaciteta, za razliku od specifičnog toplinskog kapaciteta, ne uzimaju u obzir masu. Toplinski kapacitet i specifični toplinski kapacitet izračunavaju se samo za tvari i tijela u stabilnom agregatnom stanju, na primjer, za krute tvari. Ovaj članak raspravlja o oba ova koncepta, budući da su međusobno povezani.

Toplinski kapacitet i specifični toplinski kapacitet materijala i tvari

Metali

Metali imaju vrlo jaku molekularnu strukturu, budući da je udaljenost između molekula u metalima i drugim čvrstim tvarima mnogo manja nego u tekućinama i plinovima. Zbog toga se molekule mogu kretati samo na vrlo malim udaljenostima, te je, sukladno tome, potrebno mnogo manje energije da bi se kretale većom brzinom nego za molekule tekućina i plinova. Zbog ovog svojstva njihov je specifični toplinski kapacitet nizak. To znači da je vrlo lako podići temperaturu metala.

Voda

S druge strane, voda ima vrlo visok specifični toplinski kapacitet, čak i u usporedbi s drugim tekućinama, pa je za zagrijavanje jedinice mase vode za jedan stupanj potrebno mnogo više energije, u usporedbi s tvarima koje imaju manji specifični toplinski kapacitet. Voda ima veliki toplinski kapacitet zbog jakih veza između atoma vodika u molekuli vode.

Voda je jedna od glavnih komponenti svih živih organizama i biljaka na Zemlji, stoga njezin specifični toplinski kapacitet igra važnu ulogu za život na našem planetu. Zbog velikog specifičnog toplinskog kapaciteta vode, temperatura tekućine u biljkama i temperatura šupljine u tijelu životinja malo se mijenja čak i za vrlo hladne ili vrlo vruće dane.

Voda pruža sustav za održavanje toplinskog režima kako u životinjama i biljkama, tako i na površini Zemlje u cjelini. Ogroman dio našeg planeta prekriven je vodom, pa upravo voda ima veliku ulogu u regulaciji vremena i klime. Čak i sa u velikom broju toplina koja dolazi od utjecaja sunčevog zračenja na površinu Zemlje, temperatura vode u oceanima, morima i drugim vodenim tijelima postupno raste, a sobna temperatura također se polako mijenja. S druge strane, utjecaj intenziteta topline od sunčevog zračenja na temperaturu je velik na planetima gdje nema velikih površina prekrivenih vodom, kao što je Zemlja, ili u područjima Zemlje gdje je vode oskudno. To je posebno vidljivo kada se gleda razlika između dnevne i noćne temperature. Tako je, na primjer, u blizini oceana razlika između dnevne i noćne temperature mala, ali u pustinji je ogromna.

Visok toplinski kapacitet vode također znači da se voda ne samo da se polako zagrijava, već se i polako hladi. Zbog ovog svojstva voda se često koristi kao rashladno sredstvo, odnosno kao rashladno sredstvo. Osim toga, korištenje vode je korisno zbog niske cijene. U zemljama s hladnom klimom Vruća voda cirkulira u cijevima za grijanje. Pomiješan s etilen glikolom, koristi se u hladnjaku automobila za hlađenje motora. Takve tekućine nazivaju se antifrizom. Toplinski kapacitet etilen glikola manji je od toplinskog kapaciteta vode, pa je i toplinski kapacitet takve smjese manji, što znači da je i učinkovitost rashladnog sustava s antifrizom niža od sustava s vodom. Ali s tim se treba pomiriti, jer etilen glikol ne dopušta da se voda zamrzne zimi i ošteti kanale rashladnog sustava automobila. Više etilen glikola dodaje se rashladnim tekućinama dizajniranim za hladnije klime.

Toplinski kapacitet u svakodnevnom životu

Pod jednakim uvjetima, toplinski kapacitet materijala određuje koliko se brzo zagrijavaju. Što je toplinski kapacitet veći, to je više energije potrebno za zagrijavanje ovog materijala. Odnosno, ako se dva materijala različitog toplinskog kapaciteta zagrijavaju istom količinom topline i pod istim uvjetima, tada će se tvar s manjim toplinskim kapacitetom zagrijati brže. Materijali s visokim toplinskim kapacitetom, naprotiv, zagrijavaju se i vraćaju toplinu okoliš sporije.

Kuhinjski pribor i pribor

Najčešće odabiremo materijale za posuđe i kuhinjski pribor na temelju njihova toplinskog kapaciteta. To se uglavnom odnosi na predmete koji su u izravnom kontaktu s toplinom, kao što su lonci, tanjuri, posude za pečenje i drugi slični pribor. Na primjer, za lonce i tave bolje je koristiti materijale niskog toplinskog kapaciteta, poput metala. To pomaže lakšem i bržem prijenosu topline s grijača kroz posudu do hrane i ubrzava proces kuhanja.

S druge strane, budući da materijali velikog toplinskog kapaciteta dugo zadržavaju toplinu, dobro ih je koristiti za izolaciju, odnosno kada je potrebno zadržati toplinu proizvoda i spriječiti njezin izlazak u okoliš ili , naprotiv, kako bi se spriječilo zagrijavanje topline prostorije. rashlađeni proizvodi. Najčešće se takvi materijali koriste za tanjure i šalice u kojima se poslužuju topla ili, obrnuto, vrlo hladna hrana i pića. Oni pomažu ne samo u održavanju temperature proizvoda, već i sprječavaju opekotine ljudi. Posuđe od keramike i ekspandiranog polistirena - dobri primjeri korištenje takvih materijala.

Toplinska izolacija hrane

Ovisno o nizu čimbenika, poput sadržaja vode i masti u proizvodima, njihov toplinski kapacitet i specifični toplinski kapacitet mogu biti različiti. U kuhanju poznavanje toplinskog kapaciteta namirnica omogućuje korištenje nekih namirnica za izolaciju. Ako drugu hranu prekrijete izolacijskim proizvodima, oni će pomoći da se ova hrana dulje zagrije ispod njih. Ako posuđe ispod ovih toplinski izolacijskih proizvoda ima veliki toplinski kapacitet, onda ionako polako otpušta toplinu u okoliš. Nakon što se dobro zagrije, još sporije gube toplinu i vodu zahvaljujući izolacijskim proizvodima na vrhu. Stoga duže ostaju vrući.

Primjer termoizolacijskog proizvoda je sir, posebno na pizzi i drugim sličnim jelima. Dok se ne otopi, propušta vodenu paru, što omogućuje brzo hlađenje hrane ispod, budući da voda koju sadrži isparava i pritom hladi hranu koju sadrži. Otopljeni sir prekriva površinu posude i izolira hranu ispod. Često se ispod sira nalaze namirnice s visokim udjelom vode, poput umaka i povrća. Zbog toga imaju veliki toplinski kapacitet i dugo se zagrijavaju, pogotovo jer su ispod topljenog sira koji ne ispušta vodenu paru prema van. Zato je pizza izvan pećnice toliko vruća da se lako možete opeći umakom ili povrćem, čak i kada se tijesto oko rubova ohladi. Površina pizze ispod sira se dugo ne hladi, što omogućuje dostavu pizze u vaš dom u dobro izoliranoj termo vrećici.

Neki recepti koriste umake na isti način kao i sir kako bi izolirali hranu ispod. Kako više sadržaja masnoća u umaku, bolje izolira proizvode - umaci na bazi maslaca ili vrhnja su u ovom slučaju posebno dobri. To je opet zbog činjenice da mast sprječava isparavanje vode, a time i odvođenje topline potrebne za isparavanje.

U kuhanju se ponekad za toplinsku izolaciju koriste i materijali koji nisu prikladni za hranu. Kuhari u Srednjoj Americi, Filipinima, Indiji, Tajlandu, Vijetnamu i mnogim drugim zemljama često koriste listove banane u tu svrhu. Ne samo da se mogu sakupljati u vrtu, već i kupiti u trgovini ili na tržištu - čak se uvoze u tu svrhu u zemljama u kojima se banane ne uzgajaju. Ponekad se aluminijska folija koristi za potrebe izolacije. Ne samo da sprječava isparavanje vode, već također pomaže zadržati toplinu u unutrašnjosti sprječavajući prijenos topline u obliku zračenja. Zamotate li krila i ostale izbočene dijelove ptice prilikom pečenja u foliju, folija će spriječiti njihovo pregrijavanje i zagorjevanje.

Kuhanje hrane

Hrana s visokim udjelom masti, poput sira, ima mali toplinski kapacitet. Oni se zagrijavaju više s manje energije od proizvoda s visokim toplinskim kapacitetom i postižu temperature dovoljno visoke da se dogodi Maillardova reakcija. Maillardova reakcija je kemijska reakcija, koji se javlja između šećera i aminokiselina, te mijenja okus i izgled proizvodi. Ova reakcija je važna u nekim metodama kuhanja, kao što je pečenje kruha i slastičarstvo od brašna, proizvoda za pečenje u pećnici, kao i za prženje. Kako bi se temperatura hrane povećala na temperaturu na kojoj se javlja ova reakcija, u kuhanju se koriste namirnice s visokim udjelom masti.

Šećer u kuhanju

Specifični toplinski kapacitet šećera je čak niži od kapaciteta masti. Budući da se šećer brzo zagrijava na temperature veće od vrelišta vode, rad s njim u kuhinji zahtijeva sigurnosne mjere, osobito pri izradi karamele ili slatkiša. Pri topljenju šećera potrebno je biti izuzetno oprezan kako se ne bi prolio po goloj koži, jer temperatura šećera doseže 175°C (350°F) i opeklina od rastopljenog šećera bit će vrlo jaka. U nekim slučajevima potrebno je provjeriti konzistenciju šećera, ali to nikako ne smijete raditi golim rukama ako se šećer zagrijava. Često ljudi zaborave kako brzo i koliko se šećer može zagrijati, zbog čega se opeče. Ovisno o tome čemu služi rastopljeni šećer, može se provjeriti njegova konzistencija i temperatura hladna voda kao što je opisano u nastavku.

Svojstva šećera i šećernog sirupa mijenjaju se ovisno o temperaturi na kojoj se kuha. Vrući šećerni sirup može biti rijedak, poput najrjeđeg meda, gust ili negdje između tankog i gustog. Recepti za slatkiše, karamele i slatke umake obično određuju ne samo temperaturu na kojoj se šećer ili sirup treba zagrijati, već i stupanj tvrdoće šećera, kao što je faza "meke kuglice" ili faza "tvrde kuglice". Naziv svake faze odgovara konzistenciji šećera. Kako bi odredio konzistenciju, slastičar kapne nekoliko kapi sirupa u ledenu vodu, hladeći ih. Nakon toga, konzistencija se provjerava dodirom. Tako, na primjer, ako se ohlađeni sirup zgusne, ali ne stvrdne, već ostane mekan i od njega možete napraviti kuglicu, onda se smatra da je sirup u fazi “meke kuglice”. Ako je oblik smrznutog sirupa vrlo težak, ali se još uvijek može promijeniti rukom, onda je u fazi “tvrde lopte”. Slastičari često koriste termometar za hranu, a također ručno provjeravaju konzistenciju šećera.

sigurnost hrane

Poznavajući toplinski kapacitet namirnica, možete odrediti koliko dugo ih je potrebno hladiti ili zagrijavati da bi dosegnuli temperaturu na kojoj se neće pokvariti i na kojoj bakterije štetne za organizam umiru. Na primjer, da bi se postigla određena temperatura, hrana s većim toplinskim kapacitetom treba duže da se ohladi ili zagrijava nego hrana s niskim toplinskim kapacitetom. Odnosno, trajanje kuhanja jela ovisi o tome koji su proizvodi uključeni u njega, kao i o tome koliko brzo voda isparava iz njega. Isparavanje je važno jer zahtijeva puno energije. Često se termometar za hranu koristi za provjeru temperature posude ili hrane u njoj. Posebno ga je prikladno koristiti tijekom pripreme ribe, mesa i peradi.

mikrovalne pećnice

Koliko se učinkovito zagrijava hrana u mikrovalnoj pećnici ovisi, između ostalih čimbenika, o specifičnoj toplini hrane. mikrovalno zračenje, koji proizvodi magnetron mikrovalne pećnice, uzrokuje brže kretanje molekula vode, masti i nekih drugih tvari, što uzrokuje zagrijavanje hrane. Molekule masti lako se pomiču zbog niskog toplinskog kapaciteta, pa se masna hrana zagrijava na višim temperaturama od hrane koja sadrži puno vode. Dosegnuta temperatura može biti toliko visoka da je dovoljna za Maillardovu reakciju. Proizvodi s visokim udjelom vode ne postižu takve temperature zbog velikog toplinskog kapaciteta vode, pa stoga u njima ne dolazi do Maillardove reakcije.

Visoke temperature koje postiže mast u mikrovalnoj pećnici mogu uzrokovati kuhanje nekih namirnica, poput slanine, ali te temperature mogu biti opasne kada se koriste. mikrovalna pećnica, osobito ako ne slijedite pravila za korištenje pećnice, opisana u uputama za uporabu. Na primjer, kada zagrijavate ili kuhate masnu hranu u pećnici, ne biste trebali koristiti plastični pribor, budući da čak ni posuđe koje se može koristiti u mikrovalnoj pećnici nije predviđeno za temperature koje dostiže masnoća. Također, ne zaboravite da je masna hrana jako vruća i jedite je pažljivo kako se ne biste opekli.

Specifični toplinski kapacitet materijala koji se koriste u svakodnevnom životu

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

05.04.2019, 01:42

Određena toplina

Toplinski kapacitet je količina topline koju tijelo apsorbira kada se zagrije za 1 stupanj.

Toplinski kapacitet tijela označen je velikim slovima latinično slovo IZ.

Što određuje toplinski kapacitet tijela? Prije svega, od svoje mase. Jasno je da će zagrijavanje, na primjer, 1 kilogram vode zahtijevati više topline nego zagrijavanje 200 grama.

Što je s vrstom tvari? Napravimo eksperiment. Uzmimo dvije identične posude i, ulivši u jednu vodu težine 400 g, a u drugu biljno ulje od 400 g, počet ćemo ih zagrijavati uz pomoć identičnih plamenika. Promatrajući očitanja termometara, 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 dobiva od plamenika.

Dakle, zagrijati istu masu različite tvari Za istu temperaturu potrebne su različite količine topline. Količina topline potrebna za zagrijavanje tijela i, posljedično, njegov toplinski kapacitet ovise o vrsti tvari od koje se to tijelo sastoji.

Tako, na primjer, da bi se temperatura vode mase 1 kg povećala za 1 °C potrebna je količina topline jednaka 4200 J, a za zagrijavanje iste mase za 1 °C suncokretovo ulje potrebna je količina topline jednaka 1700 J.

Fizička veličina koja pokazuje koliko je topline potrebno za zagrijavanje 1 kg tvari za 1 °C naziva se određena toplina ovu tvar.

Svaka tvar ima svoj specifični toplinski kapacitet, koji se označava latiničnim slovom c i mjeri se u džulima po kilogram-stupnju (J / (kg K)).

Specifični toplinski kapacitet iste tvari u različitim agregatnim stanjima (krutom, tekućem i plinovitom) je različit. Na primjer, specifični toplinski kapacitet vode je 4200 J/(kg K) , te specifični toplinski kapacitet leda J/(kg K) ; aluminij u čvrstom stanju ima specifični toplinski kapacitet od 920 J / (kg K), au tekućini - J / (kg K).

Imajte na umu da voda ima vrlo visok specifični toplinski kapacitet. Stoga voda u morima i oceanima, zagrijavajući se ljeti, apsorbira veliku količinu topline iz zraka. Zbog toga, na onim mjestima koja se nalaze u blizini velikih vodenih površina, ljeto nije tako vruće kao na mjestima daleko od vode.

Specifični toplinski kapacitet krutih tvari

Tablica prikazuje prosječne vrijednosti specifičnog toplinskog kapaciteta tvari u temperaturnom rasponu od 0 do 10 ° C (ako nije navedena druga temperatura)

tvar	Specifični toplinski kapacitet, kJ/(kg K)
Čvrsti dušik (na t=-250°S)	0,46
Beton (pri t=20 °S)	0,88
Papir (pri t=20 °S)	1,50
Kruti zrak (na t=-193 °C)	2,0
Grafit	0,75
hrast	2,40
Drvo bora, smreke	2,70
Kamena sol	0,92
Kamen	0,84
Opeka (pri t=0 °C)	0,88

Specifični toplinski kapacitet tekućina

tvar	Temperatura, °C
Benzin (B-70)	20	2,05
Voda	1-100	4,19
Glicerol	0-100	2,43
Kerozin	0-100	2,09
Strojno ulje	0-100	1,67
Suncokretovo ulje	20	1,76
Med	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 toplinski kapacitet metala i legura

tvar	Temperatura, °C	Specifični toplinski kapacitet, k J/(kg K)
Aluminij	0-200	0,92
Volfram	0-1600	0,15
Željezo	0-100	0,46
Željezo	0-500	0,54
Zlato	0-500	0,13
Iridij	0-1000	0,15
Magnezij	0-500	1,10
Bakar	0-500	0,40
nikla	0-300	0,50
Kositar	0-200	0,23
Platina	0-500	0,14
voditi	0-300	0,14
Srebro	0-500	0,25
Željezo	50-300	0,50
Cinkov	0-300	0,40
Lijevano željezo	0-200	0,54

Specifični toplinski kapacitet rastaljenih metala i ukapljenih legura

tvar	Temperatura, °C	Specifični toplinski kapacitet, k J/(kg K)
Dušik	-200,4	2,01
Aluminij	660-1000	1,09
Vodik	-257,4	7,41
Zrak	-193,0	1,97
helij	-269,0	4,19
Zlato	1065-1300	0,14
Kisik	-200,3	1,63
Natrij	100	1,34
Kositar	250	0,25
voditi	327	0,16
Srebro	960-1300	0,29

Specifični toplinski kapacitet plinova i para

pri normalnom atmosferskom tlaku

tvar	Temperatura, °C	Specifični toplinski kapacitet, k J/(kg K)
Dušik	0-200	1,0
Vodik	0-200	14,2
vodena para	100-500	2,0
Zrak	0-400	1,0
helij	0-600	5,2
Kisik	20-440	0,92
ugljični monoksid (II)	26-200	1,0
ugljični monoksid(IV)	0-600	1,0
Alkoholna para	40-100	1,2
Klor	13-200	0,50

Toplinski kapacitet je sposobnost da apsorbira određenu količinu topline tijekom zagrijavanja ili da je oda hlađenjem. Toplinski kapacitet tijela je omjer beskonačno male količine topline koju tijelo primi i odgovarajućeg povećanja njegovih temperaturnih pokazatelja. Vrijednost se mjeri u J/K. U praksi se koristi nešto drugačija vrijednost - specifični toplinski kapacitet.

Definicija

Što znači specifični toplinski kapacitet? Ovo je količina koja se odnosi na jednu količinu tvari. U skladu s tim, količina tvari može se mjeriti u kubičnim metrima, kilogramima ili čak u molovima. O čemu ovisi? U fizici toplinski kapacitet izravno ovisi o tome na koju se kvantitativnu jedinicu odnosi, što znači da razlikuju molarni, maseni i volumetrijski toplinski kapacitet. U građevinskoj industriji nećete se susresti s molarnim mjerenjima, već s drugima – cijelo vrijeme.

Što utječe na specifični toplinski kapacitet?

Znate što je toplinski kapacitet, ali koje vrijednosti utječu na indikator još nije jasno. Na vrijednost specifične topline izravno utječe nekoliko komponenti: temperatura tvari, tlak i druge termodinamičke karakteristike.

Kako temperatura proizvoda raste, njegov specifični toplinski kapacitet raste, međutim, određene tvari razlikuju se u potpuno nelinearnoj krivulji u ovoj ovisnosti. Na primjer, s povećanjem pokazatelja temperature od nula do trideset sedam stupnjeva, specifični toplinski kapacitet vode počinje se smanjivati, a ako je granica između trideset sedam i sto stupnjeva, indikator će, naprotiv, povećati.

Vrijedi napomenuti da parametar također ovisi o tome kako se termodinamičke karakteristike proizvoda (tlak, volumen i tako dalje) smiju mijenjati. Na primjer, specifična toplina pri stabilnom tlaku i pri stabilnom volumenu bit će različita.

Kako izračunati parametar?

Zanima li vas koliki je toplinski kapacitet? Formula izračuna je sljedeća: C \u003d Q / (m ΔT). Koje su to vrijednosti? Q je količina topline koju proizvod primi kada se zagrije (ili oslobodi proizvod tijekom hlađenja). m je masa proizvoda, a ΔT je razlika između konačne i početne temperature proizvoda. Ispod je tablica toplinskog kapaciteta nekih materijala.

Što se može reći o izračunu toplinskog kapaciteta?

Proračun toplinskog kapaciteta nije lak zadatak, pogotovo ako se koriste samo termodinamičke metode, nemoguće ga je preciznije napraviti. Stoga se fizičari koriste metodama statističke fizike ili poznavanjem mikrostrukture proizvoda. Kako izračunati za plin? Toplinski kapacitet plina izračunava se iz proračuna prosječne energije toplinskog gibanja pojedinih molekula u tvari. Kretanja molekula mogu biti translacijskog i rotacijskog tipa, a unutar molekule može postojati cijeli atom ili vibracija atoma. Klasična statistika kaže da za svaki stupanj slobode rotacijskih i translacijskih gibanja postoji molarna vrijednost, koja je jednaka R / 2, a za svaki vibracijski stupanj slobode vrijednost je jednaka R. Ovo pravilo se također naziva pravo izjednačenja.

U ovom slučaju, čestica jednoatomnog plina razlikuje se za samo tri translacijska stupnja slobode, pa bi stoga njezin toplinski kapacitet trebao biti jednak 3R/2, što se izvrsno slaže s eksperimentom. Svaka molekula dvoatomskog plina ima tri translacijska, dva rotirajuća i jedan vibracijski stupnja slobode, što znači da će zakon ekvipartacije biti 7R/2, a iskustvo je pokazalo da je toplinski kapacitet mola dvoatomskog plina pri običnoj temperaturi 5R/ 2. Zašto je došlo do takvog odstupanja u teoriji? To je zbog činjenice da će prilikom utvrđivanja toplinskog kapaciteta biti potrebno uzeti u obzir različite kvantni efekti drugim riječima, koristiti kvantnu statistiku. Kao što vidite, toplinski kapacitet je prilično kompliciran koncept.

Kvantna mehanika kaže da svaki sustav čestica koje osciliraju ili rotiraju, uključujući molekulu plina, može imati određene diskretne energetske vrijednosti. Ako energija toplinskog gibanja u instalirani sustav nije dovoljan za pobuđivanje oscilacija tražene frekvencije, tada te oscilacije ne doprinose toplinskom kapacitetu sustava.

U krutim tvarima toplinsko kretanje atoma je slaba oscilacija u blizini određenih ravnotežnih položaja, to se odnosi na čvorove kristalna rešetka. Atom ima tri vibracijska stupnja slobode i, prema zakonu, molarni toplinski kapacitet čvrsto tijelo izjednačava sa 3nR, gdje je n broj atoma prisutnih u molekuli. U praksi je ta vrijednost granica kojoj teži toplinski kapacitet tijela pri visokim temperaturama. Vrijednost se postiže normalnim promjenama temperature u mnogim elementima, to se odnosi na metale, kao i jednostavne spojeve. Također se utvrđuje toplinski kapacitet olova i drugih tvari.

Što se može reći o niskim temperaturama?

Već znamo što je toplinski kapacitet, ali ako govorimo o niske temperature, kako će se onda vrijednost izračunati? Ako govorimo o pokazateljima niske temperature, tada se toplinski kapacitet čvrstog tijela ispostavlja proporcionalnim T 3 ili takozvani Debyeov zakon toplinskog kapaciteta. Glavni kriterij razlikovanja visoke performanse temperature od niskih, je obična usporedba njih s parametrom karakterističnim za određenu tvar - to može biti karakteristika ili Debyeova temperatura q D . Prikazana vrijednost određena je spektrom vibracija atoma u proizvodu i značajno ovisi o kristalnoj strukturi.

U metalima, vodljivi elektroni daju određeni doprinos toplinskom kapacitetu. Ovaj dio toplinskog kapaciteta izračunava se pomoću Fermi-Diracove statistike, koja uzima u obzir elektrone. Elektronski toplinski kapacitet metala, koji je proporcionalan uobičajenom toplinskom kapacitetu, relativno je mala vrijednost i doprinosi toplinskom kapacitetu metala samo pri temperaturama blizu apsolutne nule. Tada toplinski kapacitet rešetke postaje vrlo mali i može se zanemariti.

Maseni toplinski kapacitet

Maseni specifični toplinski kapacitet je količina topline koja je potrebna da se dovede do jedinice mase tvari da bi se proizvod zagrijao po jediničnoj temperaturi. Ova vrijednost je označena slovom C i mjeri se u džulima podijeljena s kilogramom po kelvinu - J / (kg K). To je sve što se tiče toplinskog kapaciteta mase.

Što je volumetrijski toplinski kapacitet?

Volumetrijski toplinski kapacitet je određena količina topline koju je potrebno dovesti do jediničnog volumena proizvodnje kako bi se zagrijala po jediničnoj temperaturi. Ovaj se pokazatelj mjeri u džulima podijeljen s kubičnim metru po kelvinu ili J / (m³ K). U mnogim građevinskim referentnim knjigama uzima se u obzir maseni specifični toplinski kapacitet u radu.

Praktična primjena toplinskog kapaciteta u građevinarstvu

Mnogi toplinski intenzivni materijali aktivno se koriste u izgradnji zidova otpornih na toplinu. To je iznimno važno za kuće koje karakterizira periodično grijanje. Na primjer, pećnica. Toplinski intenzivni proizvodi i zidovi izgrađeni od njih savršeno akumuliraju toplinu, pohranjuju je tijekom razdoblja grijanja i postupno otpuštaju toplinu nakon što se sustav isključi, omogućujući vam da održavate prihvatljivu temperaturu tijekom cijelog dana.

Dakle, što se više topline pohranjuje u strukturi, to će temperatura u sobama biti ugodnija i stabilnija.

Treba napomenuti da obična cigla i beton koji se koriste u stambenoj izgradnji imaju znatno niži toplinski kapacitet od ekspandiranog polistirena. Ako uzmemo ecowool, onda je trostruko topliji od betona. Valja napomenuti da u formuli za izračun toplinskog kapaciteta nije uzalud masa. Zbog velike ogromne mase betona ili cigle, u usporedbi s ecowoonom, omogućuje akumulaciju ogromnih količina topline u kamenim zidovima građevina i izglađivanje svih dnevnih temperaturnih kolebanja. Samo mala masa izolacije u svemu okvirne kuće, unatoč dobrom toplinskom kapacitetu, najslabija je zona za sve tehnologije okvira. Riješiti ovaj problem, u svim kućama ugrađeni su impresivni akumulatori topline. Što je? To su strukturni dijelovi koji se odlikuju velikom masom s prilično dobrim indeksom toplinskog kapaciteta.

Primjeri akumulatora topline u životu

Što bi to moglo biti? Na primjer, neki interni zidovi od opeke, velika peć ili kamin, betonske estrihe.

Namještaj u svakoj kući ili stanu izvrstan je akumulator topline, jer šperploča, iverica i drvo zapravo mogu pohraniti toplinu samo po kilogramu težine tri puta više od zloglasne cigle.

Postoje li nedostaci termalnog skladištenja? Naravno, glavni nedostatak ovog pristupa je da akumulator topline treba projektirati u fazi izrade rasporeda. drvena kuća. Sve zbog činjenice da je vrlo težak, a to će se morati uzeti u obzir pri stvaranju temelja, a zatim zamisliti kako će se ovaj objekt integrirati u interijer. Vrijedno je reći da je potrebno uzeti u obzir ne samo masu, već će biti potrebno procijeniti obje karakteristike u radu: masu i toplinski kapacitet. Primjerice, koristite li zlato nevjerojatne težine od dvadeset tona po kubičnom metru kao skladište topline, tada će proizvod funkcionirati onako kako bi trebao samo dvadeset i tri posto bolje od betonske kocke koja je teška dvije i pol tone.

Koja je tvar najprikladnija za skladištenje topline?

najbolji proizvod jer akumulator topline uopće nije beton i cigla! Bakar, bronca i željezo to dobro rade, ali su vrlo teški. Čudno, ali najbolji akumulator topline je voda! Tekućina ima impresivan toplinski kapacitet, najveći među nama dostupnim tvarima. Veći toplinski kapacitet imaju samo plinovi helij (5190 J / (kg K) i vodik (14300 J / (kg K)), ali ih je problematično primijeniti u praksi. Ako želite i trebate, pogledajte tablicu toplinskog kapaciteta tvari trebaš.

Količina energije koju treba dostaviti 1 g tvari da bi se temperatura podigla za 1 °C. Po definiciji, potrebno je 4,18 J da se temperatura 1 grama vode podigne za 1°C. enciklopedijski rječnik.… … Ekološki rječnik

određena toplina- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN specifična toplinaSH …

ODREĐENA TOPLINA- fizički. količina mjerena količinom topline koja je potrebna za zagrijavanje 1 kg tvari za 1 K (vidi). Jedinica specifičnog toplinskog kapaciteta u SI (vidi) po kilogramu kelvina (J kg ∙ K)) ... Velika politehnička enciklopedija

određena toplina- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. toplinski kapacitet po jedinici mase; maseni toplinski kapacitet; specifični toplinski kapacitet vok. Eigenwarme, f; specifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. maseni toplinski kapacitet, f;… … Fizikos terminų žodynas

Pogledajte toplinski kapacitet... Velika sovjetska enciklopedija

određena toplina - određena toplina … Rječnik kemijskih sinonima I

specifični toplinski kapacitet plina- — Teme Industrija nafte i plina EN plin specifična toplina… Priručnik tehničkog prevoditelja

specifični toplinski kapacitet ulja- — Teme Industrija nafte i plina EN specifična toplina ulja… Priručnik tehničkog prevoditelja

specifični toplinski kapacitet pri konstantnom tlaku- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN specifična toplina pri konstantnom tlakucpkonstantni tlak specifična toplina … Priručnik tehničkog prevoditelja

specifični toplinski kapacitet pri konstantnom volumenu- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija općenito EN specifična toplina pri konstantnom volumenu konstantni volumen specifična toplina Cv … Priručnik tehničkog prevoditelja

knjige

• Fizički i geološki temelji za proučavanje kretanja vode u dubokim horizontima, Trushkin VV Općenito, knjiga je posvećena zakonu autoregulacije temperature vode s tijelom domaćina, koji je autor otkrio 1991. godine. Na početku knjige, pregled stanja znanja o problemu kretanja dubokih ...

Fizika i toplinski fenomeni je prilično opsežan dio, koji se temeljito proučava u školskom tečaju. Ne posljednje mjesto u ovoj teoriji se daje određenim veličinama. Prvi od njih je specifični toplinski kapacitet.

Međutim, tumačenju riječi "specifično" obično se pridaje nedovoljno pažnje. Učenici ga jednostavno pamte kao datost. I što to znači?

Ako pogledate u Ozhegov rječnik, možete pročitati da je takva vrijednost definirana kao omjer. Štoviše, može se izvesti za masu, volumen ili energiju. Sve ove količine se moraju uzeti jednako jednom. Odnos prema onome što je dano u specifičnom toplinskom kapacitetu?

Na umnožak mase i temperature. Štoviše, njihove vrijednosti moraju nužno biti jednake jedan. Odnosno, djelitelj će sadržavati broj 1, ali će njegova dimenzija kombinirati kilogram i stupanj Celzija. To se mora uzeti u obzir pri formuliranju definicije specifičnog toplinskog kapaciteta, koji je dan malo niže. Postoji i formula iz koje se vidi da su te dvije veličine u nazivniku.

Što je?

Specifični toplinski kapacitet tvari uvodi se u trenutku kada se razmatra situacija s njezinim zagrijavanjem. Bez toga je nemoguće znati koliko će topline (ili energije) trebati potrošiti na ovaj proces. I također izračunajte njegovu vrijednost kada se tijelo ohladi. Inače, ove dvije količine topline međusobno su jednake po modulu. Ali imaju različiti znakovi. Dakle, u prvom je slučaju pozitivno, jer se energija mora potrošiti i ona se prenosi na tijelo. Druga situacija hlađenja daje negativan broj jer se oslobađa toplina i unutarnja energija tijelo je smanjeno.

Ovo je označeno fizička veličina latinično slovo c. Definira se kao određena količina topline potrebna za zagrijavanje jednog kilograma tvari za jedan stupanj. U predmetu školske fizike ovaj stupanj je onaj koji se uzima na Celzijevoj ljestvici.

Kako to izbrojati?

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

c \u003d Q / (m * (t 2 - t 1)), gdje je Q količina topline, m je masa tvari, t 2 je temperatura koju je tijelo steklo kao rezultat prijenosa topline, t 1 je početna temperatura tvari. Ovo je formula broj 1.

Na temelju ove formule, mjerna jedinica ove količine u međunarodni sustav jedinice (SI) ispada J / (kg * ºS).

Kako iz ove jednadžbe pronaći druge količine?

Prvo, količina topline. Formula će izgledati ovako: Q \u003d c * m * (t 2 - t 1). Samo je u njemu potrebno zamijeniti vrijednosti u jedinicama uključenim u SI. To jest, masa je u kilogramima, temperatura je u stupnjevima Celzijusa. Ovo je formula #2.

Drugo, masa tvari koja se hladi ili zagrijava. Formula za to će biti: m \u003d Q / (c * (t 2 - t 1)). Ovo je formula broj 3.

Treće, promjena temperature Δt \u003d t 2 - t 1 \u003d (Q / c * m). Znak "Δ" čita se kao "delta" i označava promjenu veličine, u ovom slučaju temperature. Formula broj 4.

Četvrto, početna i konačna temperatura tvari. Formule koje vrijede za zagrijavanje tvari izgledaju ovako: t 1 \u003d t 2 - (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 + (Q / c * m). Ove formule imaju brojeve 5 i 6. Ako u zadatku u pitanju o hlađenju tvari, tada su formule: t 1 \u003d t 2 + (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 - (Q / c * m). Ove formule imaju brojeve 7 i 8.

Koja značenja može imati?

Eksperimentalno je utvrđeno koje vrijednosti ima za svaku pojedinu tvar. Stoga je stvorena posebna tablica specifičnog toplinskog kapaciteta. Najčešće daje podatke koji su valjani u normalnim uvjetima.

Kakav je laboratorijski rad na mjerenju specifične topline?

U školskom kolegiju fizike određuje se za čvrsto tijelo. Štoviše, njegov se toplinski kapacitet izračunava uspoređivanjem s onim koji je poznat. Najlakši način za to je s vodom.

U procesu izvođenja radova potrebno je izmjeriti početne temperature vode i zagrijane krutine. Zatim ga spustite u tekućinu i pričekajte toplinsku ravnotežu. Cijeli pokus se provodi u kalorimetru, pa se gubici energije mogu zanemariti.

Zatim trebate zapisati formulu za količinu topline koju voda prima kada se zagrije iz čvrstog tijela. Drugi izraz opisuje energiju koju tijelo odaje kada se ohladi. Ove dvije vrijednosti su jednake. Matematičkim proračunima ostaje odrediti specifični toplinski kapacitet tvari koja čini čvrsto tijelo.

Najčešće se predlaže usporediti ga s tabličnim vrijednostima kako bi se pokušalo pogoditi od koje je tvari sastavljeno tijelo koje se proučava.

Zadatak #1

Stanje. Temperatura metala varira od 20 do 24 stupnja Celzijusa. Istodobno se njegova unutarnja energija povećala za 152 J. Koliki je specifični toplinski kapacitet metala ako je njegova masa 100 grama?

Riješenje. Da biste pronašli odgovor, morat ćete koristiti formulu napisanu pod brojem 1. Postoje sve količine potrebne za izračune. Samo prvo trebate pretvoriti masu u kilograme, inače će odgovor biti pogrešan. Jer sve količine moraju biti one koje su prihvaćene u SI.

U jednom kilogramu ima 1000 grama. Dakle, 100 grama se mora podijeliti s 1000, dobijete 0,1 kilogram.

Zamjena svih vrijednosti daje sljedeći izraz: c \u003d 152 / (0,1 * (24 - 20)). Izračuni nisu osobito teški. Rezultat svih radnji je broj 380.

Odgovor: c \u003d 380 J / (kg * ºS).

Zadatak #2

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

Riješenje. Vrijedno je početi s činjenicom da se energija daje u nesustavnoj jedinici. Kilodžule se moraju pretvoriti u džule: 1680 kJ = 1680000 J.

Da biste pronašli odgovor, trebate upotrijebiti formulu broj 8. Međutim, u njoj se pojavljuje masa, a u zadatku je nepoznata. Ali s obzirom na volumen tekućine. Dakle, možete koristiti formulu poznatu kao m \u003d ρ * V. Gustoća vode je 1000 kg / m 3. Ali ovdje će se morati zamijeniti volumen kubnih metara. Da biste ih pretvorili iz litara, potrebno je podijeliti s 1000. Dakle, volumen vode je 0,005 m 3.

Zamjena vrijednosti u formulu mase daje sljedeći izraz: 1000 * 0,005 = 5 kg. Morat ćete pogledati specifični toplinski kapacitet u tablici. Sada možete prijeći na formulu 8: t 2 \u003d 100 + (1680000 / 4200 * 5).

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

Odgovor. t 2 \u003d 20 ºS.

Zadatak #3

Stanje. Postoji kemijska čaša mase 100 g. U nju se ulije 50 g vode. Početna temperatura vode s čašom je 0 stupnjeva Celzija. Koliko je topline potrebno da voda proključa?

Riješenje. Trebali biste započeti uvođenjem odgovarajuće oznake. Podaci koji se odnose na staklo neka imaju indeks 1, a za vodu - indeks 2. U tablici trebate pronaći specifične toplinske kapacitete. Kemijska čaša je izrađena od laboratorijskog stakla, pa je njena vrijednost c 1 = 840 J / (kg * ºS). Podaci za vodu su sljedeći: s 2 \u003d 4200 J / (kg * ºS).

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

Početna temperatura je dana: t 1 \u003d 0 ºS. Za završnu se zna da odgovara onoj na kojoj voda ključa. Ovo je t 2 \u003d 100 ºS.

Budući da se staklo zagrijava zajedno s vodom, željena količina topline bit će zbroj ta dva. Prvi, koji je potreban za zagrijavanje stakla (Q 1), i drugi, koji ide za zagrijavanje vode (Q 2). Za njihovo izražavanje potrebna je druga formula. Mora se napisati dvaput s različitim indeksima, a zatim se mora dodati njihov zbroj.

Ispada da je Q \u003d c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Zajednički faktor (t 2 - t 1) može se izvaditi iz zagrade kako bi bilo prikladnije brojati. Tada će formula koja je potrebna za izračunavanje količine topline poprimiti sljedeći oblik: Q \u003d (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Sada možete zamijeniti poznate vrijednosti u problemu i izračunati rezultat.

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

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