Przelicznik długości i odległości Przelicznik masy Przelicznik materiałów sypkich i żywności Przelicznik objętości Przelicznik powierzchni Przelicznik objętości i jednostek przepisy kulinarne Konwerter temperatury Konwerter ciśnienia, naprężenia, modułu Younga Konwerter energii i pracy Konwerter mocy Konwerter siły Konwerter czasu różne systemy rachunek Przelicznik jednostek miary ilość informacji Kursy walut Rozmiary Ubrania Damskie i obuwia Rozmiary odzieży i obuwia męskiego Konwerter prędkości kątowej i częstotliwości obrotów Konwerter przyspieszenia Konwerter przyspieszenia kątowego Konwerter gęstości Konwerter objętości właściwej Konwerter momentu bezwładności Konwerter momentu siły Konwerter momentu obrotowego Ciepło właściwe spalania (w masie) Konwerter gęstości energii i ciepła właściwego spalanie paliwa (masa) Objętość) Konwerter różnicy temperatur Konwerter współczynnika rozszerzalności cieplnej Konwerter oporu cieplnego Konwerter przewodności cieplnej Konwerter ciepła właściwego Konwerter ekspozycji na energię i mocy promieniowania Konwerter gęstości Przepływ ciepła Przelicznik współczynnika przenikania ciepła Przetwornik przepływu objętościowego Konwerter przepływ masy Molar Flow Rate Converter Konwerter Mass Flux Density Konwerter stężenia molowego Konwerter stężenia masy w roztworze Konwerter lepkości dynamicznej (bezwzględnej) Konwerter lepkości kinematycznej Konwerter Poziom Konwerter ciśnienia akustycznego z możliwością wyboru ciśnienia odniesienia Konwerter jasności Konwerter natężenia światła Konwerter natężenia oświetlenia Konwerter rozdzielczości grafiki komputerowej Konwerter częstotliwości i długości fali Moc optyczna w dioptriach i długość ogniskowa Moc w dioptriach i konwerter powiększenia obiektywu (×) ładunek elektryczny Konwerter liniowej gęstości ładunku gęstość powierzchniowa Konwerter gęstości ładunku zbiorczego prąd elektryczny Konwerter gęstości prądu liniowego Konwerter gęstości prądu powierzchniowego Konwerter napięcia pole elektryczne Elektrostatyczny konwerter potencjału i napięcia opór elektryczny Konwerter rezystywności elektrycznej przewodnictwo elektryczne Przewodność elektryczna Konwerter pojemnościowy Konwerter indukcyjny US Wire Gauge Konwerter Poziomy w dBm (dBm lub dBm), dBV (dBV), waty itp. Jednostki Konwerter siły magnetomotorycznej Konwerter siły pole magnetyczne Przetwornik strumień magnetyczny Promieniowanie konwertera indukcyjnego magnetycznego. Radioaktywność konwertera dawki pochłoniętej promieniowania jonizującego. Promieniowanie konwertera rozpadu promieniotwórczego. Promieniowanie konwertera dawki ekspozycji. Konwerter dawki pochłoniętej Konwerter prefiksów dziesiętnych Transfer danych Konwerter jednostek typograficznych i obrazowania Konwerter jednostek objętości drewna Obliczanie masa cząsteczkowa Układ okresowy pierwiastki chemiczne DI Mendelejewa

Wartość początkowa

Przeliczona wartość

dżul na kilogram na kelwin dżul na kilogram na °C dżul na gram na °C kilodżul na kilogram na kelwin kilodżul na kilogram na °C kaloria (IT) na gram na °C kaloria (IT) na gram na °F kaloria ( thr. ) na gram na °C kilokalorię (tys.) na kg na °C kalorii (tys.) na kg na °C kilokalorię (tys.) na kg na kelwin kilokalorię (tys.) na kg na kelwin kilogram na kelwin funt-siła stopa na funt na °Rankine BTU (th) na funt na °F BTU (th) na funt na °F BTU (th) na funt na °Rankine BTU (th) na funt na °Rankine BTU (IT) na funt na ° C celsjusza ciepło jednostki na funt na °C

Więcej o pojemności cieplnej właściwej

Informacje ogólne

Cząsteczki poruszają się pod wpływem ciepła - ruch ten nazywa się dyfuzja molekularna. Im wyższa temperatura substancji, tym szybciej poruszają się cząsteczki i tym intensywniejsza jest dyfuzja. Na ruch cząsteczek wpływa nie tylko temperatura, ale także ciśnienie, lepkość substancji i jej stężenie, opór dyfuzyjny, odległość, jaką cząsteczki pokonują podczas ruchu oraz ich masa. Na przykład, jeśli porównamy proces dyfuzji w wodzie i miodzie, gdy wszystkie inne zmienne, z wyjątkiem lepkości, są równe, to oczywiste jest, że cząsteczki w wodzie poruszają się i dyfundują szybciej niż w miodzie, ponieważ miód ma wyższa lepkość.

Cząsteczki potrzebują energii, aby się poruszać, a im szybciej się poruszają, tym więcej potrzebują energii. Ciepło jest jednym z rodzajów energii wykorzystywanych w tym przypadku. Oznacza to, że jeśli w substancji utrzymywana jest określona temperatura, cząsteczki będą się poruszać, a jeśli temperatura wzrośnie, ruch przyspieszy. Energia w postaci ciepła pozyskiwana jest np. poprzez spalanie paliwa gazu ziemnego, węgiel lub drewno. Jeśli kilka substancji zostanie podgrzanych przy użyciu tej samej ilości energii, to niektóre z nich będą się nagrzewać szybciej niż inne ze względu na intensywniejszą dyfuzję. Pojemność cieplna i pojemność cieplna właściwa opisują właśnie te właściwości substancji.

Ciepło właściwe określa, ile energii (czyli ciepła) potrzeba do zmiany temperatury ciała lub substancji o określonej masie o określoną wartość. Ta właściwość różni się od pojemność cieplna, który określa ilość energii potrzebnej do zmiany temperatury całego ciała lub substancji na określoną temperaturę. Obliczenia pojemności cieplnej, w przeciwieństwie do pojemności cieplnej właściwej, nie uwzględniają masy. Pojemność cieplna i pojemność cieplna właściwa są obliczane tylko dla substancji i ciał w stabilnym stanie skupienia, na przykład dla ciał stałych. W tym artykule omówiono obie te koncepcje, ponieważ są one ze sobą powiązane.

Pojemność cieplna i pojemność cieplna właściwa materiałów i substancji

Metale

Metale mają bardzo silną strukturę molekularną, ponieważ odległość między cząsteczkami metali i innych ciał stałych jest znacznie mniejsza niż w cieczach i gazach. Z tego powodu cząsteczki mogą poruszać się tylko na bardzo małych odległościach, a zatem potrzeba znacznie mniej energii, aby poruszały się z większą prędkością niż w przypadku cząsteczek cieczy i gazów. Ze względu na tę właściwość ich ciepło właściwe jest niskie. Oznacza to, że bardzo łatwo jest podnieść temperaturę metalu.

Woda

Z drugiej strony woda ma bardzo dużą pojemność cieplną, nawet w porównaniu z innymi cieczami, więc ogrzanie jednej jednostki masy wody o jeden stopień wymaga znacznie więcej energii w porównaniu do substancji, których ciepło właściwe jest mniejsze. Woda ma wysoką pojemność cieplną dzięki silnym wiązaniom między atomami wodoru w cząsteczce wody.

Woda jest jednym z głównych składników wszystkich żywych organizmów i roślin na Ziemi, dlatego jej właściwa pojemność cieplna odgrywa ważną rolę dla życia na naszej planecie. Ze względu na dużą pojemność cieplną wody, temperatura płynu w roślinach oraz temperatura płynu jamistego w ciele zwierząt ulega niewielkim zmianom nawet w bardzo zimne lub bardzo upalne dni.

Woda zapewnia system utrzymania reżimu termicznego zarówno u zwierząt i roślin, jak i na całej powierzchni Ziemi. Ogromna część naszej planety pokryta jest wodą, więc to właśnie woda odgrywa dużą rolę w regulowaniu pogody i klimatu. Nawet z w dużych ilościach ciepła pochodzącego z oddziaływania promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi stopniowo wzrasta temperatura wody w oceanach, morzach i innych zbiornikach wodnych, a temperatura otoczenia zmienia się również powoli. Z drugiej strony, na planetach, na których nie ma dużych powierzchni pokrytych wodą, takich jak Ziemia, czy w rejonach Ziemi, gdzie wody jest mało, duży wpływ na temperaturę ma natężenie ciepła promieniowania słonecznego. Jest to szczególnie widoczne, jeśli spojrzysz na różnicę między temperaturami w dzień i w nocy. Czyli np. nad oceanem różnica temperatur pomiędzy dniem a nocą jest niewielka, ale na pustyni jest ogromna.

Wysoka pojemność cieplna wody oznacza również, że woda nie tylko powoli się nagrzewa, ale także powoli się ochładza. Ze względu na tę właściwość woda jest często używana jako czynnik chłodniczy, czyli jako czynnik chłodzący. Dodatkowo korzystanie z wody jest korzystne ze względu na jej niską cenę. W krajach o zimnym klimacie gorąca woda krąży w rurach do ogrzewania. Zmieszany z glikolem etylenowym stosowany jest w chłodnicach samochodowych do chłodzenia silnika. Takie płyny nazywane są płynami niezamarzającymi. Pojemność cieplna glikolu etylenowego jest mniejsza niż wody, więc pojemność cieplna takiej mieszaniny jest również mniejsza, co oznacza, że ​​sprawność układu chłodzenia z płynem niezamarzającym jest również niższa niż układów z wodą. Ale trzeba się z tym pogodzić, ponieważ glikol etylenowy nie pozwala na zamarzanie wody w zimie i uszkadzanie kanałów układu chłodzenia samochodu. Do chłodziw przeznaczonych do chłodniejszych klimatów dodaje się więcej glikolu etylenowego.

Pojemność cieplna w życiu codziennym

Niezmienne inne rzeczy mają pojemność cieplną materiałów, które określają, jak szybko się nagrzewają. Im wyższa pojemność cieplna, tym więcej energii potrzeba do ogrzania tego materiału. Oznacza to, że jeśli dwa materiały o różnych pojemnościach cieplnych zostaną nagrzane taką samą ilością ciepła i w tych samych warunkach, to substancja o mniejszej pojemności cieplnej nagrzeje się szybciej. Natomiast materiały o dużej pojemności cieplnej nagrzewają się i oddają ciepło z powrotem do środowisko wolniej.

Przybory kuchenne i sztućce

Najczęściej dobieramy materiały do ​​naczyń i przyborów kuchennych w oparciu o ich pojemność cieplną. Dotyczy to głównie przedmiotów, które mają bezpośredni kontakt z ciepłem, takich jak garnki, talerze, naczynia do pieczenia i inne podobne przybory. Na przykład do garnków i patelni lepiej jest używać materiałów o niskiej pojemności cieplnej, takich jak metale. Pomaga to w łatwiejszym i szybszym przenoszeniu ciepła z grzałki przez garnek do żywności i przyspiesza proces gotowania.

Z drugiej strony, ponieważ materiały o dużej pojemności cieplnej zatrzymują ciepło przez długi czas, dobrze nadają się do zastosowania jako izolacja, czyli wtedy, gdy konieczne jest zatrzymanie ciepła produktów i zapobieżenie jego ucieczce do środowiska lub , odwrotnie, aby zapobiec nagrzewaniu się pomieszczenia. produkty schłodzone. Najczęściej takie materiały stosuje się na talerze i kubki, w których podaje się gorące lub odwrotnie bardzo zimne potrawy i napoje. Pomagają nie tylko utrzymać temperaturę produktu, ale także zapobiegają poparzeniom. Naczynia z ceramiki i styropianu - dobre przykłady wykorzystanie takich materiałów.

Żywność termoizolacyjna

W zależności od wielu czynników, takich jak zawartość wody i tłuszczu w produktach, ich pojemność cieplna i ciepło właściwe mogą być różne. W gotowaniu wiedza o pojemności cieplnej żywności umożliwia wykorzystanie niektórych produktów spożywczych do izolacji. Jeśli przykryjesz inną żywność produktami izolacyjnymi, pomogą one dłużej utrzymać ciepło pod nimi. Jeśli naczynia pod tymi produktami termoizolacyjnymi mają wysoką pojemność cieplną, to i tak powoli uwalniają ciepło do otoczenia. Po dobrym rozgrzaniu tracą ciepło i wodę jeszcze wolniej dzięki zastosowaniu produktów izolacyjnych na wierzchu. Dlatego dłużej pozostają gorące.

Przykładem produktu termoizolacyjnego jest ser, zwłaszcza na pizzy i inne podobne potrawy. Dopóki się nie roztopi, przepuszcza parę wodną, ​​co pozwala na szybkie schłodzenie żywności znajdującej się pod spodem, ponieważ zawarta w niej woda odparowuje, a tym samym chłodzi zawarte w niej jedzenie. Roztopiony ser pokrywa powierzchnię naczynia i izoluje żywność pod spodem. Często pod serem znajdują się produkty o dużej zawartości wody, takie jak sosy i warzywa. Dzięki temu mają dużą pojemność cieplną i długo utrzymują ciepło, zwłaszcza że znajdują się pod roztopionym serem, który nie wydziela pary wodnej na zewnątrz. Dlatego pizza z piekarnika jest tak gorąca, że ​​bez problemu można się przypalić sosem lub warzywami, nawet gdy ciasto na brzegach wystygnie. Powierzchnia pizzy pod serem nie chłodzi się przez długi czas, co umożliwia dostarczenie pizzy do domu w dobrze ocieplonej torbie termicznej.

Niektóre przepisy wykorzystują sosy w taki sam sposób, jak ser, aby izolować żywność pod spodem. Jak więcej treści tłuszcz w sosie, tym lepiej izoluje produkty – w tym przypadku szczególnie dobre są sosy na bazie masła lub śmietany. Wynika to ponownie z faktu, że tłuszcz zapobiega parowaniu wody, a tym samym usuwaniu ciepła potrzebnego do parowania.

W gotowaniu materiały, które nie nadają się do jedzenia, są czasami używane do izolacji termicznej. Kucharze z Ameryki Środkowej, Filipin, Indii, Tajlandii, Wietnamu i wielu innych krajów często używają do tego celu liści bananowca. Można je nie tylko zbierać w ogrodzie, ale także kupować w sklepie czy na targu – są nawet sprowadzane w tym celu w krajach, w których banany nie są uprawiane. Czasami do celów izolacyjnych używana jest folia aluminiowa. Nie tylko zapobiega parowaniu wody, ale także pomaga zatrzymać ciepło wewnątrz, zapobiegając przenoszeniu ciepła w postaci promieniowania. Jeśli podczas pieczenia owiniesz skrzydła i inne wystające części ptaka folią, folia zapobiegnie ich przegrzaniu i przypaleniu.

Gotowanie żywności

Pokarmy o dużej zawartości tłuszczu, takie jak ser, mają niską pojemność cieplną. Nagrzewają się bardziej przy mniejszej ilości energii niż produkty o dużej pojemności cieplnej i osiągają temperatury wystarczająco wysokie, aby zaszła reakcja Maillarda. Reakcja Maillarda jest Reakcja chemiczna, który występuje między cukrami a aminokwasami i zmienia smak i wygląd zewnętrzny produkty. Ta reakcja jest ważna w niektórych metodach gotowania, takich jak pieczenie chleba i Cukiernia z mąki, wypieków w piekarniku, a także do smażenia. Aby podnieść temperaturę żywności do temperatury, w której zachodzi ta reakcja, do gotowania używa się żywności o wysokiej zawartości tłuszczu.

Cukier w gotowaniu

Ciepło właściwe cukru jest nawet niższe niż tłuszczu. Ponieważ cukier szybko nagrzewa się do temperatury wyższej niż temperatura wrzenia wody, praca z nim w kuchni wymaga ostrożności, zwłaszcza przy robieniu karmelu lub słodyczy. Podczas topienia cukru należy zachować szczególną ostrożność, aby uniknąć rozlania go na gołą skórę, ponieważ temperatura cukru osiąga 175°C (350°F), a oparzenie stopionym cukrem będzie bardzo poważne. W niektórych przypadkach konieczne jest sprawdzenie konsystencji cukru, ale nigdy nie należy tego robić gołymi rękami, jeśli cukier jest podgrzewany. Często ludzie zapominają, jak szybko i ile cukru może się nagrzać, dlatego się palą. W zależności od przeznaczenia roztopionego cukru jego konsystencję i temperaturę można sprawdzić za pomocą zimna woda jak opisane poniżej.

Właściwości cukru i syropu cukrowego zmieniają się w zależności od temperatury, w jakiej jest gotowany. Gorący syrop cukrowy może być cienki, jak najcieńszy miód, gęsty lub gdzieś pomiędzy cienkim a gęstym. Przepisy na słodycze, karmelki i słodkie sosy określają zwykle nie tylko temperaturę, do której należy podgrzać cukier lub syrop, ale także stopień twardości cukru, np. etap „miękkiej kuli” czy „twardej kuli”. Nazwa każdego etapu odpowiada konsystencji cukru. Aby określić konsystencję, cukiernik wrzuca kilka kropli syropu do lodowatej wody, schładzając je. Następnie konsystencja jest sprawdzana dotykiem. Na przykład, jeśli schłodzony syrop gęstnieje, ale nie twardnieje, ale pozostaje miękki i można z niego zrobić kulkę, to uważa się, że syrop jest w fazie „miękkiej kulki”. Jeśli kształt zamrożonego syropu jest bardzo trudny, ale nadal można go zmienić ręcznie, to jest w fazie „twardej kuli”. Cukiernicy często używają termometru spożywczego, a także ręcznie sprawdzają konsystencję cukru.

bezpieczeństwo żywności

Znając pojemność cieplną żywności, możesz określić, jak długo trzeba je schłodzić lub podgrzać, aby osiągnęły temperaturę, w której się nie psują i w której giną szkodliwe dla organizmu bakterie. Na przykład, aby osiągnąć określoną temperaturę, żywność o wyższej pojemności cieplnej potrzebuje więcej czasu na schłodzenie lub podgrzanie niż żywność o niskiej pojemności cieplnej. Oznacza to, że czas gotowania dania zależy od tego, jakie produkty są w nim zawarte, a także od tego, jak szybko z niego wyparowuje woda. Parowanie jest ważne, ponieważ wymaga dużej ilości energii. Często termometr spożywczy służy do sprawdzania temperatury potrawy lub znajdującej się w niej żywności. Jest szczególnie wygodny w użyciu podczas przygotowywania ryb, mięsa i drobiu.

mikrofale

Efektywność podgrzewania żywności w kuchence mikrofalowej zależy między innymi od ciepła właściwego żywności. promieniowanie mikrofalowe, wytwarzany przez magnetron kuchenki mikrofalowej, powoduje szybsze poruszanie się cząsteczek wody, tłuszczu i niektórych innych substancji, powodując podgrzanie żywności. Cząsteczki tłuszczu są łatwe do przenoszenia ze względu na ich niską pojemność cieplną, dlatego tłuste potrawy są podgrzewane do wyższych temperatur niż żywność zawierająca dużo wody. Osiągnięta temperatura może być tak wysoka, że ​​wystarcza do reakcji Maillarda. Produkty o dużej zawartości wody nie osiągają takich temperatur ze względu na dużą pojemność cieplną wody, dlatego nie zachodzi w nich reakcja Maillarda.

Wysokie temperatury osiągane przez tłuszcz mikrofalowy mogą powodować przegotowanie niektórych produktów spożywczych, takich jak bekon, ale te temperatury mogą być niebezpieczne, gdy są używane. kuchenka mikrofalowa, zwłaszcza jeśli nie przestrzegasz zasad użytkowania piekarnika, opisanych w instrukcji obsługi. Na przykład podczas podgrzewania lub gotowania tłustych potraw w piekarniku nie należy używać plastikowe przybory, ponieważ nawet naczynia nadające się do kuchenki mikrofalowej nie są przystosowane do temperatur osiąganych przez tłuszcz. Nie zapominaj też, że tłuste potrawy są bardzo gorące i jedz je ostrożnie, aby się nie poparzyć.

Ciepło właściwe materiałów używanych w życiu codziennym

Czy masz trudności z tłumaczeniem jednostek miar z jednego języka na inny? Koledzy są gotowi do pomocy. Zadaj pytanie w TCTerms a w ciągu kilku minut otrzymasz odpowiedź.

05.04.2019, 01:42

Ciepło właściwe

Pojemność cieplna to ilość ciepła pochłoniętego przez ciało po podgrzaniu o 1 stopień.

Pojemność cieplna ciała jest oznaczona dużymi literami łacińska litera Z.

Od czego zależy pojemność cieplna ciała? Przede wszystkim z jego masy. Oczywiste jest, że podgrzanie np. 1 kilograma wody będzie wymagało więcej ciepła niż podgrzanie 200 gramów.

A co z rodzajem substancji? Zróbmy eksperyment. Weźmy dwa identyczne naczynia i wlewając do jednego z nich 400 g wody, a do drugiego olej roślinny o wadze 400 g, zaczniemy je podgrzewać za pomocą identycznych palników. Obserwując wskazania termometrów zobaczymy, że olej szybciej się nagrzewa. Aby podgrzać wodę i olej do tej samej temperatury, woda musi być podgrzewana dłużej. Ale im dłużej podgrzewamy wodę, tym więcej ciepła otrzymuje z palnika.

Tak więc, aby ogrzać tę samą masę różne substancje Dla tej samej temperatury potrzebne są różne ilości ciepła. Ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała, a co za tym idzie, jego pojemność cieplna zależy od rodzaju substancji, z której to ciało się składa.

Czyli, na przykład, aby podnieść temperaturę wody o masie 1 kg o 1°C, potrzebna jest ilość ciepła równa 4200 J, a do podgrzania tej samej masy o 1°C olej słonecznikowy wymagana jest ilość ciepła równa 1700 J.

Nazywa się wielkość fizyczną pokazującą, ile ciepła jest potrzebne do podgrzania 1 kg substancji o 1 ° C ciepło właściwe tę substancję.

Każda substancja ma swoją własną pojemność cieplną właściwą, oznaczoną łacińską literą c i mierzoną w dżulach na kilogram-stopień (J / (kg K)).

Specyficzna pojemność cieplna tej samej substancji w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) jest różna. Na przykład ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/(kg·K) , oraz ciepło właściwe lodu J/(kg·K) ; aluminium w stanie stałym ma ciepło właściwe 920 J / (kg K), aw cieczy - J / (kg K).

Należy pamiętać, że woda ma bardzo wysoką pojemność cieplną. Dlatego podgrzewająca się latem woda w morzach i oceanach pochłania dużą ilość ciepła z powietrza. Z tego powodu w miejscach położonych w pobliżu dużych zbiorników wodnych lato nie jest tak gorące jak w miejscach oddalonych od wody.

Ciepło właściwe ciał stałych

Tabela przedstawia średnie wartości pojemności cieplnej właściwej substancji w zakresie temperatur od 0 do 10°C (jeśli nie podano innej temperatury)

Substancja	Ciepło właściwe, kJ/(kg K)
azot stały (w t=-250°С)	0,46
Beton (w t=20 °С)	0,88
Papier (w t=20 °C)	1,50
Powietrze stałe (w t=-193 °C)	2,0
Grafit	0,75
dąb	2,40
Sosna, świerk	2,70
Sól kamienna	0,92
Skała	0,84
Cegła (w t=0 °C)	0,88

Ciepło właściwe cieczy

Substancja	Temperatura, °C
Benzyna (B-70)	20	2,05
Woda	1-100	4,19
Glicerol	0-100	2,43
Nafta oczyszczona	0-100	2,09
Olej maszynowy	0-100	1,67
Olej słonecznikowy	20	1,76
Miód	20	2,43
mleko	20	3,94
Olej	0-100	1,67-2,09
Rtęć	0-300	0,138
Alkohol	20	2,47
Eter	18	3,34

Ciepło właściwe metali i stopów

Substancja	Temperatura, °C	Ciepło właściwe, k J/(kg·K)
Aluminium	0-200	0,92
Wolfram	0-1600	0,15
Żelazo	0-100	0,46
Żelazo	0-500	0,54
Złoto	0-500	0,13
Iryd	0-1000	0,15
Magnez	0-500	1,10
Miedź	0-500	0,40
Nikiel	0-300	0,50
Cyna	0-200	0,23
Platyna	0-500	0,14
Prowadzić	0-300	0,14
Srebro	0-500	0,25
Stal	50-300	0,50
Cynk	0-300	0,40
Żeliwo	0-200	0,54

Ciepło właściwe roztopionych metali i stopów upłynnionych

Substancja	Temperatura, °C	Ciepło właściwe, k J/(kg K)
Azot	-200,4	2,01
Aluminium	660-1000	1,09
Wodór	-257,4	7,41
Powietrze	-193,0	1,97
Hel	-269,0	4,19
Złoto	1065-1300	0,14
Tlen	-200,3	1,63
Sód	100	1,34
Cyna	250	0,25
Prowadzić	327	0,16
Srebro	960-1300	0,29

Ciepło właściwe gazów i par

przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym

Substancja	Temperatura, °C	Ciepło właściwe, k J/(kg K)
Azot	0-200	1,0
Wodór	0-200	14,2
para wodna	100-500	2,0
Powietrze	0-400	1,0
Hel	0-600	5,2
Tlen	20-440	0,92
Tlenek węgla (II)	26-200	1,0
Tlenek węgla(IV)	0-600	1,0
Opary alkoholu	40-100	1,2
Chlor	13-200	0,50

Pojemność cieplna to zdolność do pochłaniania pewnej ilości ciepła podczas ogrzewania lub oddawania go po schłodzeniu. Pojemność cieplna ciała to stosunek nieskończenie małej ilości ciepła, które ciało otrzymuje do odpowiedniego wzrostu jego wskaźników temperatury. Wartość mierzona jest w J/K. W praktyce stosowana jest nieco inna wartość - ciepło właściwe.

Definicja

Co oznacza właściwa pojemność cieplna? Jest to ilość związana z pojedynczą ilością substancji. W związku z tym ilość substancji można zmierzyć w metrach sześciennych, kilogramach, a nawet w molach. Od czego to zależy? W fizyce pojemność cieplna zależy bezpośrednio od jednostki ilościowej, której dotyczy, co oznacza, że ​​rozróżnia się pojemność cieplną molową, masową i objętościową. W branży budowlanej nie spotkasz się z pomiarami zębów trzonowych, ale z innymi – cały czas.

Co wpływa na pojemność cieplną właściwą?

Wiesz, jaka jest pojemność cieplna, ale jakie wartości wpływają na wskaźnik, nie jest jeszcze jasne. Na wartość ciepła właściwego ma bezpośredni wpływ kilka składników: temperatura substancji, ciśnienie i inne właściwości termodynamiczne.

Wraz ze wzrostem temperatury produktu wzrasta jego właściwa pojemność cieplna, jednak niektóre substancje różnią się w tej zależności całkowicie nieliniową krzywą. Na przykład, wraz ze wzrostem wskaźników temperatury od zera do trzydziestu siedmiu stopni, właściwa pojemność cieplna wody zaczyna się zmniejszać, a jeśli granica wynosi od trzydziestu siedmiu do stu stopni, to wskaźnik wręcz przeciwnie zwiększyć.

Warto zauważyć, że parametr zależy również od tego, jak mogą zmienić się właściwości termodynamiczne produktu (ciśnienie, objętość itp.). Na przykład ciepło właściwe przy stabilnym ciśnieniu i przy stałej objętości będzie inne.

Jak obliczyć parametr?

Interesuje Cię jaka jest pojemność cieplna? Wzór obliczeniowy jest następujący: C \u003d Q / (m ΔT). Jakie są te wartości? Q to ilość ciepła, które produkt otrzymuje po podgrzaniu (lub uwalniane przez produkt podczas chłodzenia). m jest masą produktu, a ΔT jest różnicą między końcową a początkową temperaturą produktu. Poniżej znajduje się tabela pojemności cieplnej niektórych materiałów.

Co można powiedzieć o obliczaniu pojemności cieplnej?

Obliczenie pojemności cieplnej nie jest łatwym zadaniem, zwłaszcza jeśli stosuje się tylko metody termodynamiczne, nie da się tego zrobić dokładniej. Dlatego fizycy posługują się metodami fizyki statystycznej lub znajomością mikrostruktury produktów. Jak obliczyć za gaz? Pojemność cieplna gazu jest obliczana na podstawie obliczenia średniej energii ruchu termicznego poszczególnych cząsteczek w substancji. Ruchy cząsteczek mogą mieć charakter translacyjny i rotacyjny, a wewnątrz cząsteczki może znajdować się cały atom lub drgania atomów. Statystyka klasyczna mówi, że dla każdego stopnia swobody ruchów obrotowych i translacyjnych istnieje wartość molowa, która jest równa R/2, a dla każdego stopnia swobody wibracyjnej wartość jest równa R. Reguła ta jest również nazywana prawo ekwipartycji.

W tym przypadku cząsteczka gazu jednoatomowego różni się tylko trzema translacyjnymi stopniami swobody, a zatem jej pojemność cieplna powinna być równa 3R/2, co doskonale zgadza się z eksperymentem. Każda cząsteczka gazu dwuatomowego ma trzy stopnie swobody translacyjne, dwa rotacyjne i jeden wibracyjny, co oznacza, że ​​prawo ekwipartycji będzie wynosić 7R/2, a doświadczenie pokazało, że pojemność cieplna mola gazu dwuatomowego w zwykłej temperaturze wynosi 5R/ 2. Dlaczego w teorii była taka rozbieżność? Wynika to z faktu, że przy ustalaniu pojemności cieplnej konieczne będzie uwzględnienie różnych efekty kwantowe innymi słowy, użyj statystyki kwantowej. Jak widać, pojemność cieplna to dość skomplikowana koncepcja.

Mechanika kwantowa mówi, że każdy układ cząstek, które oscylują lub obracają się, w tym cząsteczka gazu, może mieć pewne dyskretne wartości energii. Jeżeli energia ruchu termicznego w zainstalowany system jest niewystarczające do wzbudzenia oscylacji o wymaganej częstotliwości, to oscylacje te nie wpływają na pojemność cieplną układu.

W ciałach stałych ruch termiczny atomy to słaba oscylacja w pobliżu pewnych pozycji równowagi, dotyczy to węzłów sieci krystalicznej. Atom ma trzy wibracyjne stopnie swobody i zgodnie z prawem molową pojemność cieplną ciało stałe równa się 3nR, gdzie n to liczba atomów obecnych w cząsteczce. W praktyce wartość ta jest granicą, do której przy wysokich temperaturach dąży pojemność cieplna organizmu. Wartość osiąga się przy normalnych zmianach temperatury w wielu pierwiastkach, dotyczy to metali, a także prostych związków. Określana jest również pojemność cieplna ołowiu i innych substancji.

Co można powiedzieć o niskich temperaturach?

Wiemy już, co to jest pojemność cieplna, ale skoro o tym mówimy niskie temperatury, to jak wtedy zostanie obliczona wartość? Jeśli mówimy o wskaźnikach niskiej temperatury, to pojemność cieplna ciała stałego okazuje się proporcjonalna T 3 lub tzw. prawo pojemności cieplnej Debye'a. Główne kryterium wyróżnienia wysoka wydajność temperatury od niskich, jest zwykłe porównanie je z parametrem charakterystycznym dla danej substancji - może to być charakterystyka lub temperatura Debye'a q D . Prezentowana wartość jest wyznaczona przez widmo drgań atomów w produkcie i zależy w znacznym stopniu od struktury krystalicznej.

W metalach elektrony przewodzące mają pewien wkład w pojemność cieplną. Ta część pojemności cieplnej jest obliczana za pomocą statystyki Fermi-Diraca, która uwzględnia elektrony. Elektroniczna pojemność cieplna metalu, która jest proporcjonalna do zwykłej pojemności cieplnej, jest wartością stosunkowo małą i przyczynia się do pojemności cieplnej metalu tylko w temperaturach bliskich zeru bezwzględnemu. Wtedy pojemność cieplna sieci staje się bardzo mała i można ją pominąć.

Masowa pojemność cieplna

Ciepło właściwe masy to ilość ciepła, która musi zostać doprowadzona do jednostki masy substancji w celu podgrzania produktu na jednostkę temperatury. Ta wartość jest oznaczona literą C i jest mierzona w dżulach podzielonych przez kilogram na kelwin - J / (kg K). To wszystko, co dotyczy pojemności cieplnej masy.

Jaka jest wolumetryczna pojemność cieplna?

Objętościowa pojemność cieplna to pewna ilość ciepła, którą należy doprowadzić do jednostki objętości produkcji, aby ogrzać ją na jednostkę temperatury. Wskaźnik ten jest mierzony w dżulach podzielonych przez metr sześcienny na kelwin lub J / (m³ K). W wielu podręcznikach budowlanych brana jest pod uwagę właściwa pojemność cieplna w pracy.

Praktyczne zastosowanie pojemności cieplnej w budownictwie

Wiele materiałów energochłonnych jest aktywnie wykorzystywanych do budowy ścian żaroodpornych. Jest to niezwykle ważne w przypadku domów, które charakteryzują się okresowym ogrzewaniem. Na przykład piekarnik. Produkty energochłonne i zbudowane z nich ściany doskonale akumulują ciepło, przechowują je w okresach grzewczych i stopniowo oddają ciepło po wyłączeniu systemu, dzięki czemu można utrzymać akceptowalną temperaturę przez cały dzień.

Im więcej ciepła jest magazynowane w konstrukcji, tym bardziej komfortowa i stabilna będzie temperatura w pomieszczeniach.

Należy zauważyć, że zwykła cegła i beton stosowane w budownictwie mieszkaniowym mają znacznie niższą pojemność cieplną niż styropian. Jeśli weźmiemy ecowool, to jest trzy razy bardziej energochłonny niż beton. Należy zauważyć, że we wzorze na obliczenie pojemności cieplnej nie na próżno jest masa. Ze względu na dużą masę betonu czy cegły, w porównaniu z ecowool, pozwala na akumulowanie ogromnych ilości ciepła w kamiennych ścianach konstrukcji i niwelowanie wszelkich dobowych wahań temperatury. W sumie tylko niewielka masa izolacji domy szkieletowe mimo dobrej pojemności cieplnej jest najsłabszą strefą dla wszystkich technologie ramowe. Rozwiązać ten problem we wszystkich domach zainstalowano imponujące akumulatory ciepła. Co to jest? Są to elementy konstrukcyjne, które charakteryzują się dużą masą przy dość dobrym wskaźniku pojemności cieplnej.

Przykłady akumulatorów ciepła w życiu

Co to mogło być? Na przykład niektóre wewnętrzne ceglane ściany, duży piec lub kominek, wylewki betonowe.

Meble w każdym domu lub mieszkaniu są doskonałym akumulatorem ciepła, ponieważ sklejka, płyta wiórowa i drewno mogą w rzeczywistości magazynować ciepło tylko na kilogram wagi trzy razy więcej niż osławiona cegła.

Czy są jakieś wady magazynowania termicznego? Oczywiście główną wadą tego podejścia jest konieczność zaprojektowania akumulatora ciepła na etapie tworzenia układu. dom szkieletowy. Wynika to z faktu, że jest bardzo ciężki i trzeba to wziąć pod uwagę przy tworzeniu fundamentu, a następnie wyobraź sobie, jak ten obiekt zostanie zintegrowany z wnętrzem. Warto powiedzieć, że należy wziąć pod uwagę nie tylko masę, w pracy trzeba będzie ocenić obie cechy: masę i pojemność cieplną. Na przykład, jeśli użyjesz złota o niewiarygodnej wadze dwudziestu ton na metr sześcienny jako urządzenia do przechowywania ciepła, produkt będzie działał tak, jak powinien, tylko o dwadzieścia trzy procent lepiej niż kostka betonowa, która waży dwie i pół tony.

Która substancja najlepiej nadaje się do przechowywania ciepła?

najlepszy produkt bo akumulator ciepła wcale nie jest betonem i cegłą! Miedź, brąz i żelazo dobrze sobie z tym radzą, ale są bardzo ciężkie. Co dziwne, ale najlepszym akumulatorem ciepła jest woda! Płyn ma imponującą pojemność cieplną, największą spośród dostępnych nam substancji. Jedynie gazy hel (5190 J / (kg K) i wodór (14300 J / (kg K)) mają większą pojemność cieplną, ale są problematyczne w zastosowaniu w praktyce.Jeśli chcesz i potrzebujesz, zobacz tabelę pojemności cieplnej substancji potrzebujesz.

Ilość energii, jaką należy dostarczyć do 1 g substancji, aby podnieść jej temperaturę o 1°C. Z definicji potrzeba 4,18 J, aby podnieść temperaturę 1 grama wody o 1°C. słownik encyklopedyczny.… … Słownik ekologiczny

ciepło właściwe- - [A.S. Goldberg. Angielsko-rosyjski słownik energetyczny. 2006] Tematy energia ogólnie EN ciepło właściwe SH …

CIEPŁO WŁAŚCIWE- fizyczny. ilość mierzona ilością ciepła potrzebnego do podgrzania 1 kg substancji o 1 K (patrz). Jednostka właściwej pojemności cieplnej w SI (patrz) na kilogram kelwina (J kg ∙ K)) ... Wielka Encyklopedia Politechniczna

ciepło właściwe- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. pojemność cieplna na jednostkę masy; pojemność cieplna masy; właściwa pojemność cieplna vok. Eigenciepły, f; spezifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. masowa pojemność cieplna, f;… … Fizikos terminų žodynas

Zobacz pojemność cieplną... Wielka radziecka encyklopedia

ciepło właściwe - ciepło właściwe … Słownik synonimów chemicznych I

ciepło właściwe gazu- — Motywy Przemysłu naftowo-gazowego EN ciepło właściwe gazu … Podręcznik tłumacza technicznego

ciepło właściwe oleju- — Tematy Przemysł naftowy i gazowniczy EN ciepło właściwe oleju … Podręcznik tłumacza technicznego

ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu- - [A.S. Goldberg. Angielsko-rosyjski słownik energetyczny. 2006] Tematy energia ogólnie EN ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu cp stałe ciśnienie ciepło właściwe … Podręcznik tłumacza technicznego

właściwa pojemność cieplna przy stałej objętości- - [A.S. Goldberg. Angielsko-rosyjski słownik energetyczny. 2006] Tematy energia ogólnie EN ciepło właściwe przy stałej objętości ciepło właściwe o stałej objętości Cv … Podręcznik tłumacza technicznego

Książki

• Fizyczne i geologiczne podstawy badania ruchu wody w głębokich horyzontach, Trushkin V.V. Ogólnie rzecz biorąc, książka poświęcona jest prawu autoregulacji temperatury wody z ciałem gospodarza, odkrytemu przez autora w 1991 roku. Na początku książki przegląd stanu wiedzy o problemie ruchu głębokich...

Fizyka i zjawiska cieplne to dość obszerny dział, który jest dokładnie studiowany na kursie szkolnym. Nie ostatnie miejsce w tej teorii podaje się określone ilości. Pierwszym z nich jest ciepło właściwe.

Jednak interpretacji słowa „specyficzny” zwykle poświęca się niewystarczającą uwagę. Uczniowie po prostu zapamiętują to jako dane. I co to znaczy?

Jeśli zajrzysz do słownika Ozhegova, możesz przeczytać, że taką wartość definiuje się jako stosunek. Co więcej, może być wykonywany na masę, objętość lub energię. Wszystkie te ilości muszą zostać podjęte równy jeden. Stosunek do tego, co podano w pojemności cieplnej właściwej?

Do iloczynu masy i temperatury. Co więcej, ich wartości muszą koniecznie być równe jeden. Oznacza to, że dzielnik będzie zawierał liczbę 1, ale jego wymiar połączy kilogram i stopień Celsjusza. Należy to wziąć pod uwagę przy formułowaniu definicji pojemności cieplnej właściwej, która podawana jest nieco niżej. Jest też wzór, z którego widać, że te dwie wielkości są w mianowniku.

Co to jest?

Właściwą pojemność cieplną substancji wprowadza się w momencie, gdy rozważana jest sytuacja z jej nagrzewaniem. Bez tego nie można wiedzieć, ile ciepła (lub energii) trzeba będzie wydać na ten proces. A także obliczyć jego wartość, gdy ciało jest schłodzone. Nawiasem mówiąc, te dwie ilości ciepła są sobie równe w module. Ale mają różne znaki. A więc w pierwszym przypadku jest pozytywny, ponieważ energia musi być wydatkowana i przekazywana do ciała. Druga sytuacja chłodzenia daje liczbę ujemną, ponieważ ciepło jest uwalniane i energia wewnętrzna ciało jest zredukowane.

To jest oznaczone wielkość fizycznałacińska litera c. Definiuje się ją jako pewną ilość ciepła potrzebną do podgrzania jednego kilograma substancji o jeden stopień. W trakcie fizyki szkolnej ten stopień jest tym, który jest przyjmowany w skali Celsjusza.

Jak to policzyć?

Jeśli chcesz wiedzieć, jaka jest właściwa pojemność cieplna, wzór wygląda tak:

c \u003d Q / (m * (t 2 - t 1)), gdzie Q to ilość ciepła, m to masa substancji, t 2 to temperatura, którą ciało nabyło w wyniku wymiany ciepła, t 1 to początkowa temperatura substancji. To jest formuła nr 1.

Na podstawie tego wzoru jednostka miary tej wielkości w międzynarodowy system jednostki (SI) okazuje się być J / (kg * ºС).

Jak znaleźć inne wielkości z tego równania?

Po pierwsze, ilość ciepła. Formuła będzie wyglądać tak: Q \u003d c * m * (t 2 - t 1). Tylko w nim konieczne jest podstawianie wartości w jednostkach zawartych w SI. Oznacza to, że masa jest w kilogramach, a temperatura w stopniach Celsjusza. To jest formuła nr 2.

Po drugie masa substancji, która chłodzi lub nagrzewa się. Wzór na to będzie następujący: m \u003d Q / (c * (t 2 - t 1)). To jest formuła numer 3.

Po trzecie, zmiana temperatury Δt \u003d t 2 - t 1 \u003d (Q / c * m). Znak „Δ” jest odczytywany jako „delta” i oznacza zmianę wielkości, w tym przypadku temperatury. Formuła numer 4.

Po czwarte, temperatura początkowa i końcowa substancji. Formuły, które są ważne dla ogrzewania substancji, wyglądają tak: t 1 \u003d t 2 - (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 + (Q / c * m). Te formuły mają liczby 5 i 6. Jeśli w problemie w pytaniu o chłodzeniu substancji, to wzory są następujące: t 1 \u003d t 2 + (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 - (Q / c * m). Te formuły mają liczby 7 i 8.

Jakie może mieć znaczenie?

Zostało eksperymentalnie ustalone, jakie wartości ma dla każdej konkretnej substancji. Dlatego stworzono specjalną tabelę pojemności cieplnej właściwej. Najczęściej daje dane, które są ważne w normalnych warunkach.

Na czym polega praca laboratorium nad pomiarem ciepła właściwego?

Na szkolnym kursie fizyki określa się ją dla ciała stałego. Co więcej, jego pojemność cieplną oblicza się porównując z tą, która jest znana. Najłatwiej to zrobić za pomocą wody.

W trakcie wykonywania pracy wymagany jest pomiar temperatur początkowych wody i ogrzanego ciała stałego. Następnie zanurz go w cieczy i poczekaj na równowagę termiczną. Cały eksperyment przeprowadza się w kalorymetrze, więc straty energii można pominąć.

Następnie musisz zapisać wzór na ilość ciepła, jaką otrzymuje woda po podgrzaniu z ciała stałego. Drugie wyrażenie opisuje energię, którą ciało wydziela, gdy się ochładza. Te dwie wartości są sobie równe. Za pomocą obliczeń matematycznych pozostaje określenie właściwej pojemności cieplnej substancji, która tworzy ciało stałe.

Najczęściej proponuje się porównanie go z wartościami tabelarycznymi, aby spróbować odgadnąć, z jakiej substancji składa się badane ciało.

Zadanie 1

Stan : schorzenie. Temperatura metalu waha się od 20 do 24 stopni Celsjusza. Jednocześnie jego energia wewnętrzna wzrosła o 152 J. Jaka jest właściwa pojemność cieplna metalu, jeśli jego masa wynosi 100 gramów?

Decyzja. Aby znaleźć odpowiedź, będziesz musiał użyć wzoru zapisanego pod numerem 1. Są wszystkie wielkości niezbędne do obliczeń. Tylko najpierw musisz przeliczyć masę na kilogramy, inaczej odpowiedź będzie błędna. Ponieważ wszystkie ilości muszą być tymi, które są akceptowane w SI.

W jednym kilogramie jest 1000 gramów. Tak więc 100 gramów należy podzielić przez 1000, otrzymasz 0,1 kilograma.

Zastąpienie wszystkich wartości daje następujące wyrażenie: c \u003d 152 / (0,1 * (24 - 20)). Obliczenia nie są szczególnie trudne. Wynikiem wszystkich działań jest liczba 380.

Odpowiedź: c \u003d 380 J / (kg * ºС).

Zadanie nr 2

Stan : schorzenie. Określ końcową temperaturę, do której schłodzi się woda o objętości 5 litrów, jeśli została pobrana w temperaturze 100 ºС i uwolniła 1680 kJ ciepła do otoczenia.

Decyzja. Warto zacząć od tego, że energia podawana jest w jednostce niesystemowej. Kilodżule należy przeliczyć na dżule: 1680 kJ = 1680000 J.

Aby znaleźć odpowiedź, musisz użyć wzoru numer 8. Jednak pojawia się w nim masa i jest nieznana w zadaniu. Ale biorąc pod uwagę objętość cieczy. Możesz więc użyć wzoru znanego jako m \u003d ρ * V. Gęstość wody wynosi 1000 kg / m 3. Ale tutaj objętość będzie musiała zostać podstawiona na metry sześcienne. Aby przeliczyć je z litrów, należy podzielić przez 1000. Zatem objętość wody wynosi 0,005 m 3.

Podstawiając wartości do wzoru na masę, otrzymujemy następujące wyrażenie: 1000 * 0,005 = 5 kg. Będziesz musiał spojrzeć na właściwą pojemność cieplną w tabeli. Teraz możesz przejść do wzoru 8: t 2 \u003d 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Pierwsza akcja ma wykonać mnożenie: 4200 * 5. Wynik to 21000. Druga to dzielenie. 1680000: 21000 = 80. Ostatnie odejmowanie: 100 - 80 = 20.

Odpowiedź. t 2 \u003d 20 ºС.

Zadanie nr 3

Stan : schorzenie. Jest chemiczna zlewka o masie 100 g. Wlewa się do niej 50 g wody. Początkowa temperatura wody ze szklanką to 0 stopni Celsjusza. Ile ciepła potrzeba do zagotowania wody?

Decyzja. Powinieneś zacząć od wprowadzenia odpowiedniej notacji. Niech dane dotyczące szkła mają indeks 1, a dla wody - indeks 2. W tabeli należy znaleźć określone pojemności cieplne. Zlewka chemiczna wykonana jest ze szkła laboratoryjnego, więc jej wartość c 1 = 840 J / (kg * ºС). Dane dla wody są następujące: s 2 \u003d 4200 J / (kg * ºС).

Ich masy podane są w gramach. Musisz je przeliczyć na kilogramy. Masy tych substancji zostaną oznaczone w następujący sposób: m 1 \u003d 0,1 kg, m 2 \u003d 0,05 kg.

Podano temperaturę początkową: t 1 \u003d 0 ºС. Wiadomo o finale, że odpowiada temu, przy którym woda wrze. To jest t 2 \u003d 100 ºС.

Ponieważ szkło jest podgrzewane razem z wodą, pożądana ilość ciepła będzie sumą tych dwóch. Pierwszy, który jest wymagany do podgrzania szkła (Q 1), a drugi, który służy do podgrzania wody (Q 2). Aby je wyrazić, potrzebna jest druga formuła. Musi być napisany dwukrotnie różnymi indeksami, a następnie należy dodać ich sumę.

Okazuje się, że Q \u003d c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Współczynnik wspólny (t 2 - t 1) można wyjąć z nawiasu, aby wygodniej było policzyć. Następnie wzór wymagany do obliczenia ilości ciepła przyjmie następującą postać: Q \u003d (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Teraz możesz podstawić znane wartości w zadaniu i obliczyć wynik.

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

Odpowiedź. Q = 29400 J = 29,4 kJ.