Hosszúság és távolság konverter Tömegátalakító Szilárdanyag és élelmiszer térfogatátalakító Terület konverter Térfogat és mértékegység konvertáló receptek Hőmérséklet-átalakító Nyomás, feszültség, Young-modulus átalakító Energia- és munkaátalakító Teljesítmény-átalakító Erőátalakító Időátalakító Lineáris Sebesség-átalakító Laposszögű Hőhatékonyság és Üzemanyag-takarékosság Átalakító száma különféle rendszerek kalkulus Az információmennyiség mértékegységeinek átváltója Árfolyamok Méretek Női Ruházatés lábbelik Férfi ruházat és lábbeli méretei Férfi ruházat és lábbeli méretei Szögsebesség- és forgássebesség-átalakító Gyorsulás-átalakító Szöggyorsulás-átalakító Sűrűség-átalakító Fajlagos térfogat-átalakító Tehetetlenségi nyomaték-átalakító Erőnyomaték-átalakító Nyomatékváltó Fajlagos égéshő (tömeg szerint) Átalakító energiasűrűség és a tüzelőanyag fajlagos égéshője (tömeg szerint) Térfogat) Hőmérséklet-különbség Átalakító Hőtágulási Koefficiens Átalakító Hőellenállás Átalakító Hővezetési Átalakító Fajlagos Hő Átalakító Energia Expozíció és Sugárzó Teljesítmény Átalakító Sűrűség Átalakító hőáramlás Hőátadási együttható átalakító térfogatáram átalakító tömegáramlás Moláris áramlási sebesség konverter Tömegáram-sűrűség-átalakító moláris koncentráció konvertáló tömegkoncentráció oldatban Dinamikus (abszolút) viszkozitás-átalakító kinematikus viszkozitás-átalakító felületi feszültség átalakító gőzáteresztő képesség konvertáló gőzáteresztő képesség és gőzátviteli sebesség átalakító hangerő-átalakító hangPL hangszint-konverter Átalakító Szint Átalakító hangnyomás választható referencianyomással Fényerő-átalakító Fényerő-átalakító Fényerő-átalakító Számítógépes grafikai felbontás átalakító Frekvencia- és hullámhossz-átalakító Optikai teljesítmény dioptriában ill. gyújtótávolság Teljesítmény dioptriában és lencsenagyítás (×) konverter elektromos töltés Lineáris töltéssűrűség átalakító felületi sűrűség Töltsön ömlesztett töltéssűrűség-átalakítót elektromos áram Lineáris áramsűrűség-átalakító Felületi áramsűrűség-átalakító feszültség-átalakító elektromos mező Elektrosztatikus potenciál és feszültség átalakító elektromos ellenállás Elektromos ellenállás-átalakító elektromos vezetőképesség Elektromos vezetőképesség-átalakító Kapacitás-induktivitás-átalakító US vezetékes mérőátalakító szintek dBm-ben (dBm vagy dBm), dBV-ben (dBV), wattban stb. Mértékegységek Mágneses erő átalakító Erőátalakító mágneses mezőÁtalakító mágneses fluxus Mágneses indukciós átalakító sugárzása. Ionizáló sugárzás elnyelt dózisteljesítmény-átalakító radioaktivitás. Radioaktív bomlási átalakító sugárzás. Expozíciós dózis átalakító sugárzás. Elnyelt dózis átalakító decimális előtag konverter adatátvitel tipográfiai és képalkotó egység átalakító fa térfogategység konverter számítása moláris tömeg Periodikus rendszer kémiai elemek D. I. Mengyelejev

Kezdő érték

Átszámított érték

joule per kilogramm per kelvin joule per kilogramm per °C joule per gramm per °C kilojoule per kilogramm per kelvin kilojoule per kilogramm per °C kalória (IT) per gramm per °C kalória (IT) per gramm per °F kalória ( thr. ) per gramm per °C kilokalória (th.) per kg per °C kalória (th.) per kg per °C kilokalória (th.) per kg per kelvin kilokalória (th.) per kg per kelvin kilogramm per kelvin font- erő láb per font per °Rankine BTU (th) per font per °F BTU (th) per font per °F BTU (th) per font per °Rankine BTU (th) per font per °Rankine BTU (IT) per font per °C fokos meleg egységek font per °C

Bővebben a fajlagos hőkapacitásról

Általános információ

A molekulák hő hatására mozognak – ezt a mozgást nevezik molekuláris diffúzió. Minél magasabb egy anyag hőmérséklete, annál gyorsabban mozognak a molekulák, és annál intenzívebb a diffúzió. A molekulák mozgását nemcsak a hőmérséklet, hanem a nyomás, az anyag viszkozitása és koncentrációja, diffúziós ellenállása, a molekulák mozgása során megtett távolsága, tömege is befolyásolja. Például, ha összehasonlítjuk, hogyan megy végbe a diffúziós folyamat vízben és mézben, amikor a viszkozitás kivételével minden más változó egyenlő, akkor nyilvánvaló, hogy a vízben a molekulák gyorsabban mozognak és diffundálnak, mint a mézben, mivel a méznek nagyobb viszkozitás.

A molekuláknak energiára van szükségük a mozgáshoz, és minél gyorsabban mozognak, annál több energiára van szükségük. Ebben az esetben a hő az egyik felhasznált energiafajta. Vagyis ha egy bizonyos hőmérsékletet fenntartunk egy anyagban, akkor a molekulák elmozdulnak, és ha a hőmérsékletet növeljük, akkor a mozgás felgyorsul. Az energiát hő formájában például tüzelőanyag elégetésével nyerik földgáz, szén vagy fa. Ha több anyagot azonos mennyiségű energiával hevítenek, akkor egyes anyagok valószínűleg gyorsabban melegednek fel, mint mások az intenzívebb diffúzió miatt. A hőkapacitás és a fajlagos hőkapacitás az anyagoknak éppen ezeket a tulajdonságait írja le.

Fajlagos hő meghatározza, hogy mennyi energiára (vagyis hőre) van szükség egy bizonyos tömegű test vagy anyag hőmérsékletének egy bizonyos mértékű megváltoztatásához. Ez a tulajdonság különbözik a hőkapacitás, amely meghatározza azt az energiamennyiséget, amely egy egész test vagy anyag hőmérsékletének egy bizonyos hőmérsékletre történő megváltoztatásához szükséges. A hőkapacitás-számítások a fajlagos hőkapacitástól eltérően nem veszik figyelembe a tömeget. A hőkapacitást és a fajlagos hőkapacitást csak a stabil aggregált állapotban lévő anyagokra és testekre számítják ki, például szilárd anyagokra. Ez a cikk mindkét fogalmat tárgyalja, mivel összefüggenek egymással.

Anyagok és anyagok hőkapacitása és fajlagos hőkapacitása

Fémek

A fémek nagyon erős molekulaszerkezettel rendelkeznek, mivel a fémekben és más szilárd anyagokban lévő molekulák közötti távolság sokkal kisebb, mint a folyadékokban és gázokban. Emiatt a molekulák csak nagyon kis távolságokon tudnak mozogni, és ennek megfelelően sokkal kevesebb energiára van szükség ahhoz, hogy nagyobb sebességgel mozogjanak, mint a folyadékok és gázok molekuláinak. E tulajdonságuk miatt fajlagos hőkapacitásuk alacsony. Ez azt jelenti, hogy nagyon könnyű megemelni a fém hőmérsékletét.

Víz

Másrészt a víznek nagyon nagy a fajlagos hőkapacitása, még más folyadékokhoz képest is, így egy egységnyi tömegű víz egy fokkal való felmelegítéséhez sokkal több energia kell, mint az alacsonyabb fajlagos hőkapacitású anyagokhoz képest. A víz nagy hőkapacitású a vízmolekulában lévő hidrogénatomok közötti erős kötések miatt.

A víz a Földön élő összes élő szervezet és növény egyik fő alkotóeleme, ezért fajlagos hőkapacitása fontos szerepet játszik bolygónk életében. A víz nagy fajlagos hőkapacitása miatt a növényekben a folyadék, az állatok testében az üregfolyadék hőmérséklete még nagyon hideg vagy nagyon meleg napokon is alig változik.

A víz rendszert biztosít a termikus rezsim fenntartásához mind az állatokban, mind a növényekben, valamint a Föld felszínén. Bolygónk nagy részét víz borítja, így a víz az, amely nagy szerepet játszik az időjárás és az éghajlat szabályozásában. Még nagy számban a napsugárzásnak a Föld felszínére való becsapódásából származó hő, az óceánok, tengerek és más víztestek vizének hőmérséklete fokozatosan emelkedik, ill. környezeti hőmérséklet is lassan változik. Másrészt a napsugárzásból származó hő intenzitásának a hőmérsékletre gyakorolt ​​hatása nagy azokon a bolygókon, ahol nincsenek nagy vízzel borított felületek, mint például a Földön, vagy a Föld vízszegény régióiban. Ez különösen észrevehető, ha a nappali és éjszakai hőmérséklet közötti különbséget nézzük. Így például az óceán közelében kicsi a különbség a nappali és az éjszakai hőmérséklet között, de a sivatagban óriási.

A víz nagy hőkapacitása azt is jelenti, hogy a víz nemcsak lassan melegszik fel, hanem lassan hűl is. Ennek a tulajdonságának köszönhetően a vizet gyakran használják hűtőközegként, azaz hűtőközegként. Ráadásul a víz használata az alacsony ára miatt is előnyös. Hideg éghajlatú országokban forró víz csövekben kering a fűtéshez. Etilénglikollal keverve az autók hűtőiben használják a motor hűtésére. Az ilyen folyadékokat fagyállónak nevezik. Az etilénglikol hőkapacitása kisebb, mint a vízé, így egy ilyen keverék hőkapacitása is alacsonyabb, ami azt jelenti, hogy a fagyálló hűtőrendszer hatásfoka is alacsonyabb, mint a vizes rendszereké. De ezt el kell viselni, mivel az etilénglikol nem engedi, hogy a víz télen megfagyjon, és károsítsa az autó hűtőrendszerének csatornáit. Több etilénglikolt adnak a hidegebb éghajlatra tervezett hűtőfolyadékokhoz.

Hőteljesítmény a mindennapi életben

Ha a többi tényező azonos, az anyagok hőkapacitása határozza meg, hogy milyen gyorsan melegszenek fel. Minél nagyobb a hőkapacitás, annál több energiára van szükség ennek az anyagnak a felmelegítéséhez. Vagyis ha két különböző hőkapacitású anyagot azonos hőmennyiséggel és azonos körülmények között hevítünk, akkor egy kisebb hőkapacitású anyag gyorsabban melegszik fel. A nagy hőkapacitású anyagok éppen ellenkezőleg, felmelegszenek, és visszaadják a hőt környezet lassabb.

Konyhai eszközök és edények

Az edényekhez, konyhai eszközökhöz leggyakrabban azok hőkapacitása alapján választunk anyagokat. Ez elsősorban a hővel közvetlenül érintkező tárgyakra vonatkozik, például edényekre, tányérokra, sütőedényekre és más hasonló edényekre. Például edényekhez és serpenyőkhöz jobb alacsony hőkapacitású anyagokat, például fémeket használni. Ez elősegíti, hogy a hő könnyebben és gyorsabban kerüljön át a fűtőből az edényen keresztül az ételbe, és felgyorsítja a főzési folyamatot.

Másrészt, mivel a nagy hőkapacitású anyagok hosszú ideig megtartják a hőt, jól használhatók szigetelésre, vagyis amikor meg kell tartani a termékek hőjét és meg kell akadályozni, hogy a környezetbe, ill. , fordítva, hogy ne melegedjen fel a helyiség. hűtött termékek. Leggyakrabban az ilyen anyagokat tányérokhoz és csészékhez használják, amelyekben forró vagy fordítva nagyon hideg ételeket és italokat szolgálnak fel. Nemcsak a termék hőmérsékletének megőrzésében segítenek, hanem megakadályozzák az emberek megégését is. Kerámiából és expandált polisztirolból készült edények - jó példák az ilyen anyagok használata.

Hőszigetelő élelmiszer

Számos tényezőtől, például a termékek víz- és zsírtartalmától függően ezek hőkapacitása és fajlagos hőkapacitása eltérő lehet. A főzés során az élelmiszerek hőkapacitásának ismerete lehetővé teszi egyes élelmiszerek szigetelésként való felhasználását. Ha más élelmiszereket szigetelő termékekkel von be, akkor ezek az élelmiszerek tovább melegen maradnak alattuk. Ha ezen hőszigetelő termékek alatti edények nagy hőkapacitásúak, akkor úgyis lassan engedik ki a hőt a környezetbe. Miután jól felmelegednek, a tetején lévő szigetelő termékeknek köszönhetően még lassabban veszítenek hőt és vizet. Ezért tovább melegek maradnak.

A hőszigetelő termékre példa a sajt, különösen pizzán és más hasonló ételeken. Amíg meg nem olvad, átengedi a vízgőzt, ami lehetővé teszi, hogy az alatta lévő étel gyorsan lehűljön, mivel a benne lévő víz elpárolog, és ezáltal lehűti a benne lévő élelmiszert. Az olvasztott sajt beborítja az edény felületét és szigeteli az ételt alatta. A sajt alatt gyakran magas víztartalmú ételek találhatók, például szószok és zöldségek. Emiatt nagy hőkapacitásúak és sokáig melegen tartanak, különösen azért, mert olvasztott sajt alatt vannak, ami nem bocsát ki vízgőzt. Emiatt a sütőből kivett pizza olyan forró, hogy könnyen megégetheti magát szósszal vagy zöldségekkel, még akkor is, ha a tészta a széle körül már kihűlt. A pizza sajt alatti felülete nem hűl le sokáig, így a pizza jól szigetelt hőzsákban házhoz szállítható.

Egyes receptek a sajtokhoz hasonlóan szószokat használnak az alatta lévő étel szigetelésére. Hogyan több tartalom zsírt a szószban, annál jobban elszigeteli a termékeket - a vaj vagy tejszín alapú szószok különösen jók ebben az esetben. Ez ismét annak köszönhető, hogy a zsír megakadályozza a víz elpárolgását, és ezáltal a párolgáshoz szükséges hő eltávolítását.

A főzés során olykor hőszigetelésre is használnak olyan anyagokat, amelyek nem alkalmasak az étkezésre. Közép-Amerikában, a Fülöp-szigeteken, Indiában, Thaiföldön, Vietnamban és sok más országban szakácsok gyakran használnak banánlevelet erre a célra. Nemcsak a kertben gyűjthetők, hanem boltban vagy a piacon is megvásárolhatók – akár behozzák is erre a célra olyan országokba, ahol nem termesztenek banánt. Néha alumíniumfóliát használnak szigetelési célokra. Nemcsak a víz elpárolgását akadályozza meg, hanem segít bent tartani a hőt azáltal, hogy megakadályozza a hőátadást sugárzás formájában. Ha sütéskor a madár szárnyait és egyéb kiálló részeit fóliába csomagoljuk, a fólia megakadályozza, hogy túlmelegedjenek és megégjenek.

Ételt főzni

A magas zsírtartalmú élelmiszerek, például a sajtok hőkapacitása alacsony. Többet melegítenek fel kevesebb energiával, mint a nagy hőkapacitású termékek, és elég magas hőmérsékletet érnek el ahhoz, hogy a Maillard-reakció bekövetkezzen. A Maillard-reakció az kémiai reakció, amely a cukrok és az aminosavak között fordul elő, és megváltoztatja az ízt és kinézet Termékek. Ez a reakció bizonyos főzési módoknál fontos, például kenyérsütésnél és cukrászda lisztből, sütőipari termékekből, valamint sütéshez. Ahhoz, hogy az étel hőmérsékletét arra a hőmérsékletre emeljék, amelyen ez a reakció végbemegy, magas zsírtartalmú ételeket használnak a főzéshez.

Cukor a főzésben

A cukor fajlagos hőkapacitása még a zsírénál is kisebb. Mivel a cukor gyorsan felmelegszik a víz forráspontjánál magasabb hőmérsékletre, a konyhában való munkavégzés biztonsági óvintézkedéseket igényel, különösen karamell vagy édességek készítésekor. A cukor olvasztásakor rendkívül óvatosan kell eljárni, nehogy a csupasz bőrre szóródjon, mivel a cukor hőmérséklete eléri a 175 °C-ot (350 °F), és az olvadt cukor égési sérülései nagyon súlyosak lesznek. Bizonyos esetekben ellenőrizni kell a cukor állagát, de ezt soha nem szabad puszta kézzel megtenni, ha a cukrot melegítik. Az emberek gyakran elfelejtik, hogy milyen gyorsan és mennyi cukor tud felmelegedni, ezért megégnek. Attól függően, hogy mire való az olvasztott cukor, konzisztenciája és hőmérséklete a segítségével ellenőrizhető hideg víz az alábbiakban leírtak szerint.

A cukor és a cukorszirup tulajdonságai a főzés hőmérsékletétől függően változnak. A forró cukorszirup lehet vékony, mint a legvékonyabb méz, vastag, vagy valahol a vékony és a vastag között. Az édességek, karamell és édes szószok receptjei általában nemcsak azt a hőmérsékletet határozzák meg, amelyre a cukrot vagy a szirupot fel kell melegíteni, hanem a cukor keménységi fokát is, például a „puha golyó” vagy a „kemény golyó” fokozatot. Az egyes szakaszok neve megfelel a cukor állagának. A konzisztencia meghatározásához a cukrász néhány csepp szirupot jeges vízbe csepegtet, majd lehűti. Ezt követően érintéssel ellenőrizzük a konzisztenciát. Így például ha a lehűtött szirup besűrűsödik, de nem keményedik meg, hanem puha marad, és golyót lehet belőle csinálni, akkor a szirup „lágygolyós” stádiumban van. Ha a fagyasztott szirup formája nagyon nehéz, de kézzel változtatható, akkor a „kemény golyó” fázisban van. A cukrászok gyakran használnak ételhőmérőt, és kézzel is ellenőrzik a cukor állagát.

élelmiszerbiztonság

Az élelmiszerek hőkapacitásának ismeretében meghatározható, hogy mennyi ideig kell hűteni vagy melegíteni, hogy olyan hőmérsékletet érjenek el, amelyen nem romlanak meg, és melynél pusztulnak el a szervezetre káros baktériumok. Például egy bizonyos hőmérséklet eléréséhez a nagyobb hőkapacitású ételek hosszabb ideig tartanak lehűlni vagy felmelegedni, mint az alacsony hőkapacitásúak. Vagyis egy étel főzésének időtartama attól függ, hogy milyen termékeket tartalmaznak, és attól is, hogy milyen gyorsan párolog el belőle a víz. A párologtatás azért fontos, mert sok energiát igényel. Gyakran ételhőmérőt használnak az edény vagy az abban lévő étel hőmérsékletének ellenőrzésére. Használata különösen kényelmes hal, hús és baromfi elkészítésekor.

mikrohullámok

Az, hogy milyen hatékonyan melegszik fel az ételt a mikrohullámú sütőben, többek között az étel fajhőjétől is függ. mikrohullámú sugárzás, amelyet a mikrohullámú sütő magnetron állít elő, a víz, a zsír és néhány más anyag molekulái gyorsabban mozognak, amitől az étel felmelegszik. A zsírmolekulák alacsony hőkapacitásuk miatt könnyen mozgathatók, ezért a zsíros ételeket magasabb hőmérsékletre melegítik, mint a sok vizet tartalmazó ételeket. Az elért hőmérséklet olyan magas lehet, hogy elegendő a Maillard-reakcióhoz. A magas víztartalmú termékek a víz nagy hőkapacitása miatt nem érnek el ilyen hőmérsékletet, ezért nem megy végbe bennük a Maillard-reakció.

A mikrohullámú zsír által elért magas hőmérséklet egyes ételeket, például szalonnát, átsülhet, de ezek a hőmérsékletek használat közben veszélyesek lehetnek. mikrohullámú sütők, különösen, ha nem tartja be a sütő használatára vonatkozó, a használati útmutatóban leírt szabályokat. Például, ha zsíros ételeket melegít vagy főz a sütőben, ne használja műanyag edények, hiszen még a mikrohullámú sütőben is használható edényeket nem arra a hőmérsékletre tervezték, amit a zsír elér. Ezenkívül ne felejtse el, hogy a zsíros ételek nagyon forróak, és óvatosan fogyasszák őket, nehogy megégessenek.

A mindennapi életben használt anyagok fajhőkapacitása

Nehezen tudja lefordítani a mértékegységeket egyik nyelvről a másikra? A kollégák készen állnak a segítségére. Kérdés feladása a TCTerms-benés néhány percen belül választ kap.

05.04.2019, 01:42

Fajlagos hő

A hőkapacitás az a hőmennyiség, amelyet egy test 1 fokkal felmelegítve elnyel.

A test hőkapacitását nagybetűkkel jelöljük latin betű VAL VEL.

Mi határozza meg a test hőkapacitását? Először is a tömegétől. Nyilvánvaló, hogy például 1 kilogramm víz felmelegítéséhez több hőre lesz szükség, mint 200 grammra.

Mi a helyzet az anyag fajtájával? Végezzünk egy kísérletet. Vegyünk két egyforma edényt, és az egyikbe 400 g-os vizet, a másikba 400 g-os növényi olajat öntünk, és azonos égők segítségével melegíteni kezdjük. A hőmérők leolvasásának megfigyelésével látni fogjuk, hogy az olaj gyorsabban melegszik fel. A víz és az olaj azonos hőmérsékletű felmelegítéséhez a vizet tovább kell melegíteni. De minél tovább melegítjük a vizet, annál több hőt kap az égőtől.

Így ugyanazt a tömeget melegíteni különböző anyagok Ugyanahhoz a hőmérséklethez különböző mennyiségű hő szükséges. A test felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség és ennek következtében a hőkapacitása attól függ, hogy a test milyen anyagból áll.

Így például az 1 kg tömegű víz hőmérsékletének 1 °C-kal történő emeléséhez 4200 J hőmennyiség szükséges, és ugyanezt a tömeget 1 °C-kal kell felmelegíteni. napraforgóolaj 1700 J-nek megfelelő hőmennyiség szükséges.

Az a fizikai mennyiség, amely megmutatja, hogy mennyi hő szükséges 1 kg anyag 1 °C-os felmelegítéséhez fajlagos hő ezt az anyagot.

Minden anyagnak megvan a maga fajlagos hőkapacitása, amelyet a latin c betűvel jelölnek, és joule-ban mérik kilogramm-fokon (J / (kg K)).

Ugyanazon anyag fajlagos hőkapacitása különböző halmazállapotokban (szilárd, folyékony és gázhalmazállapotú) eltérő. Például a víz fajlagos hőkapacitása 4200 J/(kg K) és a jég fajlagos hőkapacitása J/(kg K) ; szilárd halmazállapotú alumínium fajlagos hőkapacitása 920 J / (kg K), és folyadékban - J / (kg K).

Vegye figyelembe, hogy a víznek nagyon nagy fajlagos hőkapacitása van. Ezért a tengerek és óceánok vize, amely nyáron felmelegszik, nagy mennyiségű hőt nyel el a levegőből. Emiatt azokon a helyeken, amelyek nagy víztestek közelében helyezkednek el, a nyár nem olyan meleg, mint a víztől távol eső helyeken.

Szilárd anyagok fajlagos hőkapacitása

A táblázat az anyagok fajlagos hőkapacitásának átlagos értékeit mutatja a 0 és 10 °C közötti hőmérséklet-tartományban (ha nincs más hőmérséklet feltüntetve)

Anyag	Fajlagos hőkapacitás, kJ/(kg K)
Szilárd nitrogén (t = -250°С)	0,46
Beton (t=20 °C-on)	0,88
Papír (t=20 °С-on)	1,50
Szilárd levegő (t=-193 °C)	2,0
Grafit	0,75
tölgyfa	2,40
Fenyő, lucfenyő	2,70
Kősó	0,92
Egy szikla	0,84
Tégla (t=0 °С-on)	0,88

Folyadékok fajlagos hőkapacitása

Anyag	Hőmérséklet, °C
Benzin (B-70)	20	2,05
Víz	1-100	4,19
Glicerin	0-100	2,43
Kerozin	0-100	2,09
Gépolaj	0-100	1,67
Napraforgóolaj	20	1,76
édesem	20	2,43
Tej	20	3,94
Olaj	0-100	1,67-2,09
Higany	0-300	0,138
Alkohol	20	2,47
Éter	18	3,34

Fémek és ötvözetek fajlagos hőkapacitása

Anyag	Hőmérséklet, °C	Fajlagos hőkapacitás, k J/(kg K)
Alumínium	0-200	0,92
Volfrám	0-1600	0,15
Vas	0-100	0,46
Vas	0-500	0,54
Arany	0-500	0,13
Iridium	0-1000	0,15
Magnézium	0-500	1,10
Réz	0-500	0,40
Nikkel	0-300	0,50
Ón	0-200	0,23
Platina	0-500	0,14
Vezet	0-300	0,14
Ezüst	0-500	0,25
Acél	50-300	0,50
Cink	0-300	0,40
Öntöttvas	0-200	0,54

Olvadt fémek és cseppfolyósított ötvözetek fajhőkapacitása

Anyag	Hőmérséklet, °C	Fajlagos hőkapacitás, k J/(kg K)
Nitrogén	-200,4	2,01
Alumínium	660-1000	1,09
Hidrogén	-257,4	7,41
Levegő	-193,0	1,97
Hélium	-269,0	4,19
Arany	1065-1300	0,14
Oxigén	-200,3	1,63
Nátrium	100	1,34
Ón	250	0,25
Vezet	327	0,16
Ezüst	960-1300	0,29

Gázok és gőzök fajlagos hőkapacitása

normál légköri nyomáson

Anyag	Hőmérséklet, °C	Fajlagos hőkapacitás, k J/(kg K)
Nitrogén	0-200	1,0
Hidrogén	0-200	14,2
vízpára	100-500	2,0
Levegő	0-400	1,0
Hélium	0-600	5,2
Oxigén	20-440	0,92
Szén-monoxid (II)	26-200	1,0
Szén-monoxid (IV)	0-600	1,0
Alkohol gőz	40-100	1,2
Klór	13-200	0,50

A hőkapacitás az a képesség, hogy melegítés közben bizonyos mennyiségű hőt elnyel, vagy lehűtve leadja. Egy test hőkapacitása annak a végtelenül kicsi hőmennyiségnek az aránya, amelyet egy test kap a hőmérsékleti mutatóinak megfelelő növekedéséhez. Az értéket J/K-ban mérjük. A gyakorlatban kissé eltérő értéket használnak - fajlagos hőkapacitást.

Meghatározás

Mit jelent a fajlagos hőkapacitás? Ez egy anyag egyetlen mennyiségéhez kapcsolódó mennyiség. Ennek megfelelően egy anyag mennyisége mérhető köbméterben, kilogrammban, de akár mólban is. Mitől függ? A fizikában a hőkapacitás közvetlenül attól függ, hogy melyik mennyiségi egységre vonatkozik, ami azt jelenti, hogy különbséget tesznek moláris, tömeg és térfogati hőkapacitás között. Az építőiparban nem moláris mérésekkel találkozik, hanem másokkal - mindig.

Mi befolyásolja a fajlagos hőkapacitást?

Tudja, hogy mi a hőkapacitás, de még nem világos, hogy milyen értékek befolyásolják a mutatót. A fajhő értékét közvetlenül több összetevő befolyásolja: az anyag hőmérséklete, nyomása és egyéb termodinamikai jellemzők.

A termék hőmérsékletének emelkedésével a fajlagos hőkapacitása növekszik, azonban bizonyos anyagok ebben a függésben teljesen nemlineáris görbén különböznek egymástól. Például, ha a hőmérsékleti mutatók nulláról harminchét fokra emelkednek, a víz fajlagos hőkapacitása csökkenni kezd, és ha a határ harminchét és száz fok között van, akkor a mutató éppen ellenkezőleg. növekedés.

Érdemes megjegyezni, hogy a paraméter attól is függ, hogy a termék termodinamikai jellemzői (nyomás, térfogat stb.) hogyan változhatnak. Például a fajhő stabil nyomáson és stabil térfogaton eltérő lesz.

Hogyan kell kiszámítani a paramétert?

Érdekel, hogy mekkora a hőkapacitás? A számítási képlet a következő: C \u003d Q / (m ΔT). Mik ezek az értékek? Q az a hőmennyiség, amelyet a termék felmelegítéskor kap (vagy hűtés közben bocsát ki a termékből). m a termék tömege, ΔT pedig a termék végső és kezdeti hőmérséklete közötti különbség. Az alábbiakban néhány anyag hőkapacitásának táblázata látható.

Mit mondhatunk a hőkapacitás számításáról?

A hőkapacitás kiszámítása nem egyszerű feladat, főleg, ha csak termodinamikai módszereket alkalmazunk, nem lehet pontosabban elvégezni. Ezért a fizikusok a statisztikai fizika módszereit vagy a termékek mikroszerkezetének ismeretét használják. Hogyan kell számolni a gázt? A gáz hőkapacitását az anyagban lévő egyes molekulák átlagos hőmozgási energiájának kiszámításából számítják ki. A molekulák mozgása lehet transzlációs és forgó jellegű, a molekulán belül pedig lehet egy egész atom vagy atomok rezgése. A klasszikus statisztika azt mondja, hogy a forgási és transzlációs mozgások minden szabadságfokára van egy moláris érték, amely egyenlő R / 2-vel, és minden rezgési szabadságfokra egyenlő R-vel. Ezt a szabályt más néven: egyenlőségi törvény.

Ebben az esetben egy monoatomos gáz részecskéje mindössze három transzlációs szabadságfokkal különbözik, ezért hőkapacitása 3R/2 legyen, ami kiváló összhangban van a kísérlettel. Minden kétatomos gázmolekulának három transzlációs, két forgási és egy rezgési szabadsági foka van, ami azt jelenti, hogy az ekvipartíciós törvény 7R/2 lesz, és a tapasztalatok szerint egy mol kétatomos gáz hőkapacitása normál hőmérsékleten 5R/ 2. Miért volt ekkora eltérés az elméletben? Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a hőkapacitás megállapításakor figyelembe kell venni a különböző kvantumhatások más szóval, használjunk kvantumstatisztikát. Mint látható, a hőkapacitás meglehetősen bonyolult fogalom.

A kvantummechanika azt mondja, hogy minden rezgő vagy forgó részecskerendszer, beleértve a gázmolekulát is, rendelkezhet bizonyos diszkrét energiaértékekkel. Ha a hőmozgás energiája be telepített rendszer nem elegendő a szükséges frekvenciájú rezgések gerjesztésére, akkor ezek az oszcillációk nem járulnak hozzá a rendszer hőkapacitásához.

Szilárd anyagokban hőmozgás Az atomok bizonyos egyensúlyi helyzetek közelében gyenge oszcilláció, ez a csomópontokra vonatkozik kristályrács. Egy atomnak három rezgési szabadsági foka és a törvény szerint a moláris hőkapacitása van szilárd test egyenlő azzal 3nR, ahol n a molekulában lévő atomok száma. A gyakorlatban ez az érték az a határ, amelyre a test hőkapacitása magas hőmérsékleten hajlik. Az értéket számos elem normál hőmérséklet-változásaival érik el, ez vonatkozik a fémekre, valamint az egyszerű vegyületekre. Az ólom és más anyagok hőkapacitását is meghatározzák.

Mit mondhatunk az alacsony hőmérsékletről?

Azt már tudjuk, mi a hőkapacitás, de ha már beszélünk alacsony hőmérsékletek, akkor hogyan lesz kiszámolva az érték? Ha alacsony hőmérsékleti mutatókról beszélünk, akkor a szilárd test hőkapacitása arányosnak bizonyul T 3 vagy a hőkapacitás úgynevezett Debye-törvénye. A megkülönböztetés fő kritériuma nagy teljesítményű alacsony hőmérséklettől, is közönséges összehasonlítás egy adott anyagra jellemző paraméterrel - ez lehet a jellemző vagy a Debye-hőmérséklet q D . A bemutatott értéket a termékben lévő atomok rezgésspektruma határozza meg, és jelentősen függ a kristályszerkezettől.

A fémekben a vezetési elektronok bizonyos mértékben hozzájárulnak a hőkapacitáshoz. A hőkapacitás ezen részét a Fermi-Dirac statisztikával számítják ki, amely figyelembe veszi az elektronokat. Egy fém elektronikus hőkapacitása, amely arányos a szokásos hőkapacitással, viszonylag kis érték, és csak abszolút nullához közeli hőmérsékleten járul hozzá a fém hőkapacitásához. Ekkor a rács hőkapacitása nagyon kicsi lesz és elhanyagolható.

Tömeg hőkapacitás

A tömegfajlagos hőkapacitás az a hőmennyiség, amelyet az anyag egységnyi tömegére kell hozni ahhoz, hogy a termék egységhőmérsékleten felmelegedjen. Ezt az értéket C betűvel jelöljük, és joule-ban mérjük, osztva egy kilogrammal per kelvin - J / (kg K). Ez minden, ami a tömeg hőkapacitását érinti.

Mi a térfogati hőkapacitás?

A térfogati hőkapacitás egy bizonyos mennyiségű hő, amelyet egységnyi termelési térfogatra kell hozni ahhoz, hogy egységnyi hőmérsékletre felmelegítsük. Ezt a mutatót joule-ban mérik, osztva köbméter per kelvin vagy J / (m³ K). Sok építési referenciakönyvben a munka tömegspecifikus hőkapacitását veszik figyelembe.

A hőkapacitás gyakorlati alkalmazása az építőiparban

Sok hőintenzív anyagot használnak aktívan a hőálló falak építésében. Ez rendkívül fontos azoknál a házaknál, amelyeket időszakos fűtés jellemez. Például sütő. A hőigényes termékek és a belőlük épített falak tökéletesen felhalmozzák a hőt, tárolják azt a fűtési időszakokban, és a rendszer kikapcsolása után fokozatosan adják le a hőt, így egész nap elfogadható hőmérsékletet tarthat fenn.

Tehát minél több hőt tárolnak a szerkezetben, annál kényelmesebb és stabilabb lesz a hőmérséklet a helyiségekben.

Meg kell jegyezni, hogy a lakásépítésben használt közönséges tégla és beton hőkapacitása lényegesen kisebb, mint a habosított polisztirolé. Ha az ökogyapotot vesszük, akkor az háromszor hőigényesebb, mint a beton. Meg kell jegyezni, hogy a hőkapacitás kiszámításának képletében nem hiába van tömeg. A nagy beton- vagy téglatömegnek köszönhetően az ökovatához képest hatalmas mennyiségű hő felhalmozódását teszi lehetővé az építmények kőfalaiban, és kisimítja az összes napi hőmérséklet-ingadozást. Mindössze egy kis szigetelési tömeg vázas házak, jó hőkapacitása ellenére a leggyengébb zóna mindenki számára váztechnológiák. Megoldani ez a probléma, minden házba lenyűgöző hőtárolók vannak beépítve. Ami? Ezek olyan szerkezeti részek, amelyeket nagy tömeg és meglehetősen jó hőkapacitási index jellemez.

Példák a hőtárolókra az életben

Mi lehet az? Például néhány belső tégla falak, nagy tűzhely vagy kandalló, beton esztrichek.

A bútorok minden házban vagy lakásban kiváló hőtárolók, mert a rétegelt lemez, a forgácslap és a fa valójában csak súlykilogrammonként képes háromszor többet tárolni hőt, mint a hírhedt tégla.

Vannak-e hátrányai a termikus tárolásnak? Természetesen ennek a megközelítésnek a fő hátránya, hogy a hőtárolót az elrendezés elkészítésének szakaszában kell megtervezni. favázas épület. Mindez annak köszönhető, hogy nagyon nehéz, és ezt figyelembe kell venni az alapítvány létrehozásakor, majd képzelje el, hogyan épül be ez az objektum a belső térbe. Érdemes elmondani, hogy nemcsak a tömeget kell figyelembe venni, hanem a munka során mindkét jellemzőt értékelni kell: a tömeget és a hőkapacitást. Például, ha hihetetlen, húsz tonna/köbméter tömegű aranyat használunk hőtárolónak, akkor a termék csak huszonhárom százalékkal fog jobban működni, mint a két és fél tonnás betonkocka.

Melyik anyag a legalkalmasabb hőtárolásra?

legjobb termék mert a hőtároló egyáltalán nem beton és tégla! A réz, a bronz és a vas jó szolgálatot tesz erre, de nagyon nehezek. Furcsa módon, de a legjobb hőtároló a víz! A folyadék lenyűgöző hőkapacitású, a legnagyobb a rendelkezésünkre álló anyagok közül. Csak a hélium gázok (5190 J / (kg K) és a hidrogén (14300 J / (kg K))) nagyobb hőkapacitásúak, de ezek gyakorlati alkalmazása problémás. Ha szeretné és igényli, tekintse meg az anyagok hőkapacitási táblázatát szükséged van.

Az az energiamennyiség, amelyet 1 g anyaghoz kell juttatni ahhoz, hogy hőmérséklete 1 °C-kal emelkedjen. Definíció szerint 4,18 J kell ahhoz, hogy 1 gramm víz hőmérsékletét 1°C-kal emeljük. enciklopédikus szótár.… … Ökológiai szótár

fajlagos hő- - [A.S. Goldberg. Angol orosz energiaszótár. 2006] Témák az energia általában HU fajlagos hőSH …

FAJLAGOS HŐ- fizikai. 1 kg anyag 1 K-vel történő felmelegítéséhez szükséges hőmennyiséggel mért mennyiség (lásd). A fajlagos hőkapacitás mértékegysége SI-ben (lásd) kilogrammonként kelvin (J kg ∙ K)) ... Nagy Politechnikai Enciklopédia

fajlagos hő- savitoji šiluminė talpa statusas T terület fizika atitikmenys: engl. tömegegységre jutó hőkapacitás; tömeges hőkapacitás; fajlagos hőkapacitás vok. Eigenwarme, f; specifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. tömeghőkapacitás, f;… … Fizikos terminų žodynas

Lásd a hőkapacitást... Nagy szovjet enciklopédia

fajlagos hő - fajlagos hő … Kémiai szinonimák szótára I

gáz fajlagos hőkapacitása- — Témák Olaj- és gázipar HU gáz fajhő… Műszaki fordítói kézikönyv

az olaj fajlagos hőkapacitása- — Témák olaj- és gázipar HU olajfajlagos hő… Műszaki fordítói kézikönyv

fajlagos hőkapacitás állandó nyomáson- - [A.S. Goldberg. Angol orosz energiaszótár. 2006] Témák az energia általában EN fajhő állandó nyomásoncpkonstans nyomás fajhő … Műszaki fordítói kézikönyv

fajlagos hőkapacitás állandó térfogat mellett- - [A.S. Goldberg. Angol orosz energiaszótár. 2006] Energia általában EN fajhő állandó térfogatonállandó térfogat fajhőCv … Műszaki fordítói kézikönyv

Könyvek

• Fizikai és geológiai alapok a víz mozgásának tanulmányozásához mély horizontokban, Truskin V. V. Általánosságban elmondható, hogy a könyv a vízhőmérséklet gazdatesttel történő önszabályozásának törvényével foglalkozik, amelyet a szerző 1991-ben fedezett fel. A könyv elején áttekintés a mély mozgás problémájával kapcsolatos ismeretek állapotáról ...

A fizika és a termikus jelenségek meglehetősen kiterjedt rész, amelyet alaposan tanulmányoznak az iskolai kurzusban. Nem utolsó hely ebben az elméletben meghatározott mennyiségekre van megadva. Ezek közül az első a fajlagos hőkapacitás.

A „specifikus” szó értelmezésére azonban általában nem fordítanak kellő figyelmet. A diákok egyszerűen megjegyzik, mint adott. És mit jelent?

Ha belenéz Ozhegov szótárába, azt olvashatja, hogy egy ilyen érték arányként van definiálva. Sőt, tömegre, térfogatra vagy energiára is végrehajtható. Mindezeket a mennyiségeket be kell venni egyenlő eggyel. A fajlagos hőkapacitásban megadott mihez való viszonya?

A tömeg és a hőmérséklet szorzatához. Sőt, értéküknek szükségszerűen egynek kell lennie. Vagyis az osztó az 1-et fogja tartalmazni, de mérete a kilogramm és a Celsius-fok kombinációja. Ezt figyelembe kell venni a fajlagos hőkapacitás definíciójának megfogalmazásakor, amelyet kicsit lejjebb adunk. Van egy képlet is, amiből látható, hogy ez a két mennyiség benne van a nevezőben.

Ami?

Egy anyag fajlagos hőkapacitása abban a pillanatban kerül bevezetésre, amikor figyelembe vesszük a melegítésével kapcsolatos helyzetet. Enélkül nem lehet tudni, hogy mennyi hőt (vagy energiát) kell fordítani erre a folyamatra. És akkor is számítsa ki az értékét, amikor a test lehűlt. Egyébként ez a két hőmennyiség modulusban egyenlő egymással. De van különböző jelek. Tehát az első esetben pozitív, mert az energiát el kell költeni, és az átkerül a szervezetbe. A második hűtési helyzet negatív számot ad, mert hő szabadul fel és belső energia teste csökken.

Ezt jelöljük fizikai mennyiség latin betű c. Egy kilogramm anyag egy fokkal történő felmelegítéséhez szükséges bizonyos hőmennyiség. Az iskolai fizika során ez a fokozat a Celsius-skála szerinti fokozat.

Hogyan kell számolni?

Ha tudni szeretné, mi a fajlagos hőkapacitás, a képlet így néz ki:

c \u003d Q / (m * (t 2 - t 1)), ahol Q a hőmennyiség, m az anyag tömege, t 2 az a hőmérséklet, amelyet a test a hőátadás eredményeként elért, t 1 az anyag kezdeti hőmérséklete. Ez a képlet #1.

E képlet alapján ennek a mennyiségnek a mértékegysége in nemzetközi rendszer egység (SI) J / (kg * ºС).

Hogyan találhatunk más mennyiségeket ebből az egyenletből?

Először is a hőmennyiség. A képlet így fog kinézni: Q \u003d c * m * (t 2 - t 1). Csak ebben kell az SI-ben szereplő mértékegységekben szereplő értékeket helyettesíteni. Vagyis a tömeg kilogrammban, a hőmérséklet Celsius-fokban van megadva. Ez a 2-es képlet.

Másodszor, egy anyag tömege, amely lehűl vagy felmelegszik. A képlet a következő lesz: m \u003d Q / (c * (t 2 - t 1)). Ez a 3-as számú képlet.

Harmadszor, a hőmérséklet változása Δt \u003d t 2 - t 1 \u003d (Q / c * m). A "Δ" jelet "delta"-ként értelmezzük, és a nagyságrendi változást jelöli, ebben az esetben a hőmérsékletet. 4-es képlet.

Negyedszer, az anyag kezdeti és végső hőmérséklete. Az anyag melegítésére érvényes képletek így néznek ki: t 1 \u003d t 2 - (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 + (Q / c * m). Ezeknek a képleteknek 5-ös és 6-os számuk van. Ha a feladatban kérdéses egy anyag hűtésével kapcsolatban, akkor a képletek a következők: t 1 \u003d t 2 + (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 - (Q / c * m). Ezeknek a képleteknek 7-es és 8-as számai vannak.

Milyen jelentései lehetnek?

Kísérletileg megállapították, hogy milyen értékei vannak az egyes anyagok esetében. Ezért egy speciális táblázat készült a fajlagos hőkapacitásról. Leggyakrabban normál körülmények között érvényes adatokat ad meg.

Mi a laboratóriumi munka a fajhő mérésével kapcsolatban?

Az iskolai fizika tanfolyamon szilárd testre határozzák meg. Ezen túlmenően a hőkapacitása az ismerthez képest történik. Ezt a legegyszerűbben vízzel lehet megtenni.

A munkavégzés során meg kell mérni a víz és a felmelegített szilárd anyag kezdeti hőmérsékletét. Ezután engedje le a folyadékba, és várja meg a termikus egyensúly elérését. A teljes kísérlet kaloriméterben történik, így az energiaveszteség elhanyagolható.

Ezután fel kell írni a képletet arra vonatkozóan, hogy mennyi hőt kap a víz, amikor szilárd testből melegítik. A második kifejezés azt az energiát írja le, amelyet a test ad le, amikor lehűl. Ez a két érték egyenlő. Matematikai számításokkal meg kell határozni a szilárd testet alkotó anyag fajlagos hőkapacitását.

Leggyakrabban azt javasolják, hogy összehasonlítsák táblázatos értékekkel, hogy megpróbálják kitalálni, milyen anyagból áll a vizsgált test.

1. feladat

Feltétel. A fém hőmérséklete 20 és 24 Celsius fok között változik. Ugyanakkor belső energiája 152 J-el nőtt. Mekkora a fém fajlagos hőkapacitása, ha tömege 100 gramm?

Döntés. A válasz megtalálásához az 1. szám alá írt képletet kell használni. A számításokhoz szükséges összes mennyiség megvan. Csak először át kell konvertálnia a tömeget kilogrammra, különben rossz lesz a válasz. Mert minden mennyiségnek az SI-ben elfogadottnak kell lennie.

Egy kilogrammban 1000 gramm van. Tehát 100 grammot el kell osztani 1000-rel, 0,1 kilogrammot kapsz.

Az összes érték helyettesítése a következő kifejezést adja: c \u003d 152 / (0,1 * (24 - 20)). A számítások nem különösebben bonyolultak. Az összes művelet eredménye a 380-as szám.

Válasz: c \u003d 380 J / (kg * ºС).

2. feladat

Feltétel. Határozza meg azt a végső hőmérsékletet, amelyre az 5 liter térfogatú víz lehűl, ha 100 ºС-ra vették, és 1680 kJ hőt bocsátanak ki a környezetbe.

Döntés.Érdemes azzal kezdeni, hogy az energiát nem rendszerszintű egységben adják meg. A kilojoule-t át kell váltani joule-ra: 1680 kJ = 1680000 J.

A válasz megtalálásához a 8-as képletet kell használni. A tömeg azonban megjelenik benne, és a feladatban ismeretlen. De tekintettel a folyadék térfogatára. Tehát használhatja az m \u003d ρ * V képletet. A víz sűrűsége 1000 kg / m 3. De itt a kötetet be kell cserélni köbméter. A literből való átszámításhoz el kell osztani 1000-rel. Így a víz térfogata 0,005 m 3.

Az értékeket a tömegképletbe behelyettesítve a következő kifejezést kapjuk: 1000 * 0,005 = 5 kg. Meg kell nézni a fajlagos hőkapacitást a táblázatban. Most továbbléphet a 8-as képletre: t 2 \u003d 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Az első műveletnek a szorzást kell végrehajtania: 4200 * 5. Az eredmény 21000. A második az osztás. 1680000: 21000 = 80. Utolsó kivonás: 100 - 80 = 20.

Válasz. t 2 \u003d 20 ºС.

3. feladat

Feltétel. Van egy 100 g tömegű vegyszeres főzőpohár, amelybe 50 g vizet öntünk. A víz kezdeti hőmérséklete egy pohárral 0 Celsius fok. Mennyi hő szükséges a víz felforralásához?

Döntés. Egy megfelelő jelölés bevezetésével kell kezdenie. Legyen az üvegre vonatkozó adatok indexe 1, a víz esetében pedig 2. A táblázatban meg kell találni a fajlagos hőkapacitásokat. A vegyszeres főzőpohár laboratóriumi üvegből készül, így értéke c 1 = 840 J / (kg * ºС). A vízre vonatkozó adatok a következők: s 2 \u003d 4200 J / (kg * ºС).

Tömegüket grammban adják meg. Ezeket kilogrammra kell konvertálni. Ezen anyagok tömegét a következőképpen jelöljük: m 1 \u003d 0,1 kg, m 2 \u003d 0,05 kg.

A kezdeti hőmérséklet megadva: t 1 \u003d 0 ºС. A döntőről ismert, hogy megfelel annak, amelynél a víz felforr. Ez t 2 \u003d 100 ºС.

Mivel az üveget vízzel együtt hevítik, a kívánt hőmennyiség a kettő összege lesz. Az első, amely az üveg melegítéséhez szükséges (Q 1), a második pedig a víz melegítéséhez (Q 2). Kifejezésükhöz egy második képletre van szükség. Kétszer kell írni különböző indexekkel, majd össze kell adni az összegüket.

Kiderült, hogy Q \u003d c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). A közös tényező (t 2 - t 1) kivehető a zárójelből, hogy kényelmesebb legyen a számolás. Ezután a hőmennyiség kiszámításához szükséges képlet a következő formában lesz: Q \u003d (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Most helyettesítheti az ismert értékeket a feladatban, és kiszámíthatja az eredményt.

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

Válasz. Q = 29400 J = 29,4 kJ.