Convertor de lungime și distanță Convertor de masă Solide în vrac și alimente Convertor de volum Convertor de zonă Convertor de volum și unități Rețete Convertor de temperatură Convertor de presiune, stres, modul Young Convertor de energie și lucru Convertor de putere Convertor de forță Convertor de timp Convertor de viteză liniar Unghi plat Eficiență termică și economia de combustibil Convertor Număr la diverse sisteme calcul Convertor de unități de măsură a cantității de informații Rate de schimb Dimensiuni Îmbrăcăminte pentru femeiși încălțăminte Dimensiuni de îmbrăcăminte și încălțăminte pentru bărbați Mărimi de îmbrăcăminte și încălțăminte pentru bărbați Convertor de viteză unghiulară și viteză de rotație Convertor de accelerație Convertor de accelerație unghiulară Convertor de densitate Convertor de volum specific Convertor de moment de inerție Convertor de moment de forță Convertor de cuplu Căldura specifică de ardere (în masă) Convertor de densitatea energiei și căldura specifică de ardere a combustibilului (în masă) Volum) Convertor de diferență de temperatură Convertor de coeficient de dilatare termică Convertor de rezistență termică Convertor de conductivitate termică Convertor de căldură specifică Convertor de expunere la energie și de putere radiantă Convertor de densitate flux de caldura Convertor de coeficient de transfer de căldură Convertor de debit de volum Convertor flux de masă Convertor debit molar Convertor de densitate flux de masă Convertor de concentrație molară Convertor de concentrație de masă în soluție Convertor de viscozitate dinamică (absolută) Convertor de viscozitate cinematică Convertor de tensiune de suprafață Convertor de permeabilitate la vapori Convertor de permeabilitate la vapori și de viteză de transfer de vapori Convertor de nivel sonor Convertor de sensibilitate a microfonului (S SoundPL) Convertor Nivel Convertor presiune acustică cu presiune de referință selectabilă Convertor de luminozitate Convertor de intensitate luminoasă Convertor de iluminare Convertor de rezoluție grafică computerizată Convertor de frecvență și lungime de undă Putere optică în dioptrii și distanta focala Putere în dioptrii și convertizor de mărire a lentilei (×). incarcare electrica Convertor liniar de densitate de încărcare Convertor densitatea suprafețeiÎncărcare în vrac Convertor de densitate de încărcare Convertor curent electric Convertor de densitate de curent liniar Convertor de densitate de curent de suprafață Convertor de tensiune câmp electric Convertor electrostatic de potențial și tensiune rezistență electrică Convertor de rezistivitate electrică Convertor conductivitate electrică Convertor de conductivitate electrică Convertor de capacitate de inductanță Convertor de sârmă din SUA Niveluri în dBm (dBm sau dBm), dBV (dBV), wați etc. Unități Convertor de forță magnetomotor Convertor de putere camp magnetic Convertor flux magnetic Convertor de inducție magnetică radiații. Radiații ionizante absorbite de doză Convertor Radioactivitate. Radiație Convertor Dezintegrare Radioactivă. Radiație de convertizor de doză de expunere. Convertor de doză absorbită Convertor de prefix zecimal Transfer de date Convertor de unități tipografice și de imagistică Convertor de unități de volum de lemn Calcul Masă molară Sistem periodic elemente chimice D. I. Mendeleev

Valoarea initiala

Valoare convertită

joule per kilogram per kelvin joule per kilogram per °C joule per gram per °C kilojul per kilogram per kelvin kilojoule per kilogram per °C calorie (IT) per gram per °C calorie (IT) per gram per °F calorie ( thr. ) per gram per °C kilocalorie (th.) per kg per °C calorie (th.) per kg per °C kilocalorie (th.) per kg per kelvin kilocalorie (th.) per kg per kilogram kelvin per kelvin liră-forță picior pe liră pe °Rankine BTU (th) pe liră per °F BTU (th) pe liră per °F BTU (th) pe liră per °Rankine BTU (th) pe liră per °Rankine BTU (IT) pe liră per ° C centigrade cald unitati pe kilogram la °C

Mai multe despre capacitatea termică specifică

Informatii generale

Moleculele se mișcă sub influența căldurii - această mișcare se numește difuzia moleculara. Cu cât temperatura substanței este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai repede și are loc difuzia mai intensă. Mișcarea moleculelor este afectată nu numai de temperatură, ci și de presiune, de vâscozitatea unei substanțe și de concentrația acesteia, de rezistența la difuzie, de distanța pe care moleculele parcurg în timpul mișcărilor lor și de masa lor. De exemplu, dacă comparăm modul în care se produce procesul de difuzie în apă și în miere, când toate celelalte variabile, cu excepția vâscozității, sunt egale, atunci este evident că moleculele din apă se mișcă și difuzează mai repede decât în ​​miere, deoarece mierea are o vâscozitate mai mare.

Moleculele au nevoie de energie pentru a se mișca și, cu cât se mișcă mai repede, cu atât au nevoie de mai multă energie. Căldura este unul dintre tipurile de energie utilizate în acest caz. Adică, dacă într-o substanță se menține o anumită temperatură, atunci moleculele se vor mișca, iar dacă temperatura crește, atunci mișcarea se va accelera. Energia sub formă de căldură se obține prin arderea combustibilului, de exemplu gaz natural, cărbune sau lemn. Dacă mai multe substanțe sunt încălzite folosind aceeași cantitate de energie, atunci este posibil ca unele substanțe să se încălzească mai repede decât altele din cauza difuziei mai intense. Capacitatea termică și capacitatea termică specifică descriu doar aceste proprietăți ale substanțelor.

Căldura specifică determină câtă energie (adică căldură) este necesară pentru a modifica temperatura unui corp sau a unei substanțe de o anumită masă cu o anumită cantitate. Această proprietate este diferită de capacitate termică, care determină cantitatea de energie necesară pentru a schimba temperatura unui întreg corp sau substanță la o anumită temperatură. Calculele capacității termice, spre deosebire de capacitatea termică specifică, nu iau în considerare masa. Capacitatea termică și capacitatea termică specifică sunt calculate numai pentru substanțe și corpuri într-o stare stabilă de agregare, de exemplu, pentru solide. Acest articol discută ambele concepte, deoarece sunt interdependente.

Capacitatea termică și capacitatea termică specifică a materialelor și substanțelor

Metalele

Metalele au o structură moleculară foarte puternică, deoarece distanța dintre molecule din metale și alte solide este mult mai mică decât în ​​lichide și gaze. Din acest motiv, moleculele se pot deplasa doar pe distanțe foarte mici și, în consecință, este nevoie de mult mai puțină energie pentru a le face să se miște cu o viteză mai mare decât pentru moleculele de lichide și gaze. Datorită acestei proprietăți, capacitatea lor specifică de căldură este scăzută. Aceasta înseamnă că este foarte ușor să ridici temperatura metalului.

Apă

Pe de altă parte, apa are o capacitate termică specifică foarte mare, chiar și în comparație cu alte lichide, deci este nevoie de mult mai multă energie pentru a încălzi o unitate de masă de apă cu un grad, comparativ cu substanțele care au o capacitate termică specifică mai mică. Apa are o capacitate termică mare datorită legăturilor puternice dintre atomii de hidrogen din molecula de apă.

Apa este una dintre componentele principale ale tuturor organismelor vii și plantelor de pe Pământ, prin urmare capacitatea sa de căldură specifică joacă un rol important pentru viața de pe planeta noastră. Datorită capacității termice specifice ridicate a apei, temperatura fluidului din plante și temperatura fluidului din cavitatea din corpul animalelor se modifică puțin chiar și în zilele foarte reci sau foarte calde.

Apa oferă un sistem de menținere a regimului termic atât la animale și plante, cât și la suprafața Pământului în ansamblu. O mare parte a planetei noastre este acoperită cu apă, deci apa joacă un rol important în reglarea vremii și a climei. Chiar si cu în număr mare căldura provenită din impactul radiației solare asupra suprafeței Pământului, temperatura apei din oceane, mări și alte corpuri de apă crește treptat și temperatura ambientala se schimbă, de asemenea, încet. Pe de altă parte, efectul asupra temperaturii al intensității căldurii de la radiația solară este mare pe planetele unde nu există suprafețe mari acoperite cu apă, cum ar fi Pământul, sau în regiunile Pământului unde apa este rară. Acest lucru este observabil mai ales când ne uităm la diferența dintre temperaturile de zi și de noapte. Deci, de exemplu, lângă ocean, diferența dintre temperaturile de zi și de noapte este mică, dar în deșert este uriașă.

Capacitatea mare de căldură a apei înseamnă, de asemenea, că apa nu numai că se încălzește lent, ci și se răcește lent. Datorită acestei proprietăți, apa este adesea folosită ca agent frigorific, adică ca lichid de răcire. In plus, folosirea apei este benefica datorita pretului mic. În țările cu climă rece apa fierbinte circulă în conducte pentru încălzire. Amestecat cu etilenglicol, este folosit în radiatoarele auto pentru răcirea motorului. Astfel de lichide se numesc antigel. Capacitatea termică a etilenglicolului este mai mică decât cea a apei, astfel încât capacitatea termică a unui astfel de amestec este și ea mai mică, ceea ce înseamnă că eficiența unui sistem de răcire cu antigel este și ea mai mică decât a sistemelor cu apă. Dar acest lucru trebuie suportat, deoarece etilenglicolul nu permite apei să înghețe iarna și să deterioreze canalele sistemului de răcire al mașinii. Mai mult etilenglicol este adăugat la lichidele de răcire proiectate pentru climatele mai reci.

Capacitatea termică în viața de zi cu zi

Cu alte lucruri egale, capacitatea de căldură a materialelor determină cât de repede se încălzesc. Cu cât capacitatea termică este mai mare, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru încălzirea acestui material. Adică, dacă două materiale cu capacități termice diferite sunt încălzite cu aceeași cantitate de căldură și în aceleași condiții, atunci o substanță cu o capacitate termică mai mică se va încălzi mai repede. Materialele cu capacitate termică mare, dimpotrivă, se încălzesc și degajă căldură înapoi mediu inconjurator Mai lent.

Ustensile si ustensile de bucatarie

Cel mai adesea, alegem materiale pentru vase și ustensile de bucătărie în funcție de capacitatea lor termică. Acest lucru se aplică în principal articolelor care sunt în contact direct cu căldura, cum ar fi oale, farfurii, vase de copt și alte ustensile similare. De exemplu, pentru oale și tigăi, este mai bine să folosiți materiale cu o capacitate termică scăzută, precum metalele. Acest lucru ajută la transferul căldurii mai ușor și mai rapid de la încălzitor prin oală la alimente și accelerează procesul de gătire.

Pe de altă parte, deoarece materialele cu o capacitate termică ridicată rețin căldura pentru o perioadă lungă de timp, ele sunt bine de utilizat pentru izolare, adică atunci când este necesar să se păstreze căldura produselor și să prevină scăparea acesteia în mediu sau , dimpotrivă, pentru a preveni încălzirea căldurii încăperii. produse refrigerate. Cel mai adesea, astfel de materiale sunt folosite pentru farfurii și căni în care se servesc alimente și băuturi calde sau, dimpotrivă, foarte reci. Ele ajută nu numai la menținerea temperaturii produsului, ci și la prevenirea arsurilor oamenilor. Vase din ceramică și polistiren expandat - exemple bune utilizarea unor astfel de materiale.

Alimente termoizolante

În funcție de o serie de factori, cum ar fi conținutul de apă și grăsime din produse, capacitatea lor termică și capacitatea termică specifică pot fi diferite. În gătit, cunoașterea capacității termice a alimentelor face posibilă utilizarea unor alimente pentru izolare. Dacă acoperiți alte alimente cu produse izolante, acestea vor ajuta acest aliment să se mențină cald mai mult timp sub ele. Dacă vasele de sub aceste produse termoizolante au o capacitate de căldură mare, atunci eliberează lent căldură oricum în mediu. După ce se încălzesc bine, pierd căldură și apă și mai încet datorită produselor izolatoare de deasupra. Prin urmare, rămân fierbinți mai mult timp.

Un exemplu de produs termoizolant este brânza, în special pe pizza și alte feluri de mâncare similare. Până se topește, permite trecerea vaporilor de apă, ceea ce permite alimentelor de dedesubt să se răcească rapid, deoarece apa pe care o conține se evaporă și, astfel, răcește alimentele pe care le conține. Brânza topită acoperă suprafața vasului și izolează alimentele de dedesubt. Adesea sub brânză se află alimente cu un conținut ridicat de apă, cum ar fi sosurile și legumele. Din aceasta cauza, au o capacitate termica mare si se pastreaza mult timp calde, mai ales ca sunt sub branza topita, care nu elibereaza vapori de apa in exterior. De aceea pizza scoasă din cuptor este atât de fierbinte încât te poți arde cu ușurință cu sos sau legume, chiar și atunci când aluatul din jurul marginilor s-a răcit. Suprafața pizza de sub brânză nu se răcește mult timp, ceea ce face posibilă livrarea pizza la tine acasă într-o pungă termică bine izolată.

Unele rețete folosesc sosuri în același mod ca brânza pentru a izola alimentele de dedesubt. Cum mai mult conținut grăsime în sos, cu atât mai bine izolează produsele - sosurile pe bază de unt sau smântână sunt deosebit de bune în acest caz. Acest lucru se datorează din nou faptului că grăsimea împiedică evaporarea apei și, prin urmare, îndepărtarea căldurii necesare evaporării.

În gătit, materialele care nu sunt potrivite pentru alimente sunt uneori folosite și pentru izolarea termică. Bucătarii din America Centrală, Filipine, India, Thailanda, Vietnam și multe alte țări folosesc adesea frunze de banană în acest scop. Ele nu pot fi colectate doar în grădină, ci și cumpărate într-un magazin sau de pe piață - sunt chiar importate în acest scop în țările în care nu se cultivă banane. Uneori, folie de aluminiu este folosită în scopuri de izolare. Nu numai că previne evaporarea apei, dar ajută și la păstrarea căldurii în interior, prevenind transferul de căldură sub formă de radiație. Dacă înfășurați aripile și alte părți proeminente ale păsării în folie în timpul coacerii, folia va împiedica supraîncălzirea și arderea acestora.

Gătirea alimentelor

Alimentele cu un conținut ridicat de grăsimi, precum brânza, au o capacitate termică scăzută. Ele se încălzesc mai mult cu mai puțină energie decât produsele cu capacitate ridicată de căldură și ating temperaturi suficient de ridicate pentru a avea loc reacția Maillard. Reacția Maillard este reactie chimica, care apare între zaharuri și aminoacizi, și modifică gustul și aspect produse. Această reacție este importantă în unele metode de gătit, cum ar fi coacerea pâinii și cofetărie din făină, produse de copt în cuptor, precum și pentru prăjire. Pentru a crește temperatura alimentelor la temperatura la care are loc această reacție, la gătit sunt folosite alimente bogate în grăsimi.

Zahăr în gătit

Capacitatea termică specifică a zahărului este chiar mai mică decât cea a grăsimii. Deoarece zahărul se încălzește rapid până la temperaturi mai mari decât punctul de fierbere al apei, lucrul cu el în bucătărie necesită măsuri de siguranță, în special atunci când faceți caramel sau dulciuri. Trebuie avută mare grijă la topirea zahărului pentru a evita vărsarea lui pe pielea goală, deoarece temperatura zahărului ajunge la 175° C (350° F) și arsura de la zahărul topit va fi foarte severă. În unele cazuri este necesar să se verifice consistența zahărului, dar acest lucru nu trebuie făcut niciodată cu mâinile goale dacă zahărul este încălzit. Adesea oamenii uită cât de repede și cât de mult zahăr se poate încălzi, motiv pentru care se ard. În funcție de destinația zahărului topit, consistența și temperatura acestuia pot fi verificate folosind apă rece așa cum este descris mai jos.

Proprietățile zahărului și siropului de zahăr se modifică în funcție de temperatura la care este gătit. Siropul de zahăr fierbinte poate fi subțire, ca cea mai subțire miere, gros sau undeva între subțire și gros. Rețetele de dulciuri, caramele și sosuri dulci specifică de obicei nu numai temperatura la care ar trebui să fie încălzit zahărul sau siropul, ci și stadiul de duritate al zahărului, cum ar fi stadiul „minge moale” sau stadiul „bil dur”. Denumirea fiecărei etape corespunde consistenței zahărului. Pentru a determina consistența, cofetarul pică câteva picături de sirop în apă cu gheață, răcindu-le. După aceea, consistența este verificată prin atingere. Deci, de exemplu, dacă siropul răcit se îngroașă, dar nu se întărește, dar rămâne moale și poți face din el o minge, atunci se consideră că siropul este în stadiul de „minge moale”. Dacă forma siropului congelat este foarte dificilă, dar totuși poate fi schimbată manual, atunci se află în stadiul de „minge tare”. Cofetarii folosesc adesea un termometru alimentar și, de asemenea, verifică manual consistența zahărului.

siguranța alimentară

Cunoscând capacitatea de căldură a alimentelor, puteți determina cât timp trebuie să fie răcite sau încălzite pentru a ajunge la o temperatură la care să nu se strice și la care bacteriile dăunătoare organismului mor. De exemplu, pentru a ajunge la o anumită temperatură, alimentele cu o capacitate termică mai mare durează mai mult să se răcească sau să se încălzească decât alimentele cu o capacitate termică scăzută. Adică, durata gătirii unui fel de mâncare depinde de ce produse sunt incluse în acesta și, de asemenea, de cât de repede se evaporă apa din acesta. Evaporarea este importantă deoarece necesită multă energie. Adesea, un termometru alimentar este folosit pentru a verifica temperatura unui vas sau a alimentelor din acesta. Este deosebit de convenabil să îl utilizați în timpul preparării peștelui, cărnii și păsărilor de curte.

cuptorul cu microunde

Cât de eficient sunt încălzite alimente într-un cuptor cu microunde depinde, printre alți factori, de căldura specifică a alimentelor. radiații cu microunde, produs de magnetronul cuptorului cu microunde, face ca moleculele de apă, grăsime și alte substanțe să se miște mai repede, determinând încălzirea alimentelor. Moleculele de grăsime sunt ușor de mutat datorită capacității lor scăzute de căldură și, prin urmare, alimentele grase sunt încălzite la temperaturi mai ridicate decât alimentele care conțin multă apă. Temperatura atinsă poate fi atât de mare încât este suficientă pentru reacția Maillard. Produsele cu un conținut ridicat de apă nu ating astfel de temperaturi datorită capacității mari de căldură a apei și, prin urmare, reacția Maillard nu are loc în ele.

Temperaturile ridicate atinse de grăsimea cuptorului cu microunde pot face ca unele alimente, cum ar fi baconul, să fie gătite, dar aceste temperaturi pot fi periculoase atunci când sunt folosite. cuptoare cu microunde, mai ales dacă nu respectați regulile de utilizare a cuptorului, descrise în manualul de instrucțiuni. De exemplu, atunci când încălziți sau gătiți alimente grase în cuptor, nu trebuie să utilizați ustensile de plastic, deoarece nici măcar vasele care pot fi preparate la microunde nu sunt concepute pentru temperaturile pe care le ating grăsimile. De asemenea, nu uita că alimentele grase sunt foarte fierbinți și mănâncă-le cu grijă pentru a nu te arde.

Capacitatea termică specifică a materialelor utilizate în viața de zi cu zi

Vi se pare dificil să traduceți unitățile de măsură dintr-o limbă în alta? Colegii sunt gata să vă ajute. Postați o întrebare la TCTermsși în câteva minute vei primi un răspuns.

05.04.2019, 01:42

Căldura specifică

Capacitatea termică este cantitatea de căldură absorbită de un corp atunci când este încălzit cu 1 grad.

Capacitatea termică a unui corp este indicată cu majuscule Literă latină CU.

Ce determină capacitatea termică a unui corp? În primul rând, din masa sa. Este clar că încălzirea, de exemplu, a 1 kilogram de apă va necesita mai multă căldură decât încălzirea a 200 de grame.

Dar felul de substanță? Să facem un experiment. Să luăm două vase identice și, turnând apă cu o greutate de 400 g într-unul dintre ele și ulei vegetal cu o greutate de 400 g în celălalt, vom începe să le încălzim cu ajutorul arzătoarelor identice. Observând citirile termometrelor, vom vedea că uleiul se încălzește mai repede. Pentru a încălzi apa și uleiul la aceeași temperatură, apa trebuie încălzită mai mult timp. Dar cu cât încălzim mai mult apa, cu atât primește mai multă căldură de la arzător.

Astfel, pentru a încălzi aceeași masă diferite substanțe Sunt necesare cantități diferite de căldură pentru aceeași temperatură. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp și, în consecință, capacitatea acestuia de căldură depind de tipul de substanță din care este compus acest corp.

Deci, de exemplu, pentru a crește temperatura apei cu o masă de 1 kg cu 1 °C, este necesară o cantitate de căldură egală cu 4200 J și pentru a încălzi aceeași masă cu 1 °C ulei de floarea soarelui este necesară o cantitate de căldură egală cu 1700 J.

Se numește mărimea fizică care arată cât de multă căldură este necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-o substanță cu 1 °C căldura specifică această substanță.

Fiecare substanță are propria sa capacitate termică specifică, care este notă cu litera latină c și se măsoară în jouli pe kilogram-grad (J / (kg K)).

Capacitatea termică specifică a aceleiași substanțe în diferite stări de agregat (solid, lichid și gazos) este diferită. De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de 4200 J/(kg K) , și capacitatea termică specifică a gheții J/(kg K) ; aluminiul în stare solidă are o capacitate termică specifică de 920 J / (kg K), iar în lichid - J / (kg K).

Rețineți că apa are o capacitate termică specifică foarte mare. Prin urmare, apa din mări și oceane, încălzindu-se vara, absoarbe o cantitate mare de căldură din aer. Din acest motiv, în acele locuri care sunt situate în apropierea unor corpuri mari de apă, vara nu este la fel de caldă ca în locurile departe de apă.

Capacitatea termică specifică a solidelor

Tabelul arată valorile medii ale capacității termice specifice a substanțelor în intervalul de temperatură de la 0 la 10 ° C (dacă nu este indicată o altă temperatură)

Substanţă	Capacitate termică specifică, kJ/(kg K)
Azot solid (la t=-250°С)	0,46
Beton (la t=20 °C)	0,88
Hârtie (la t=20 °C)	1,50
Aer solid (la t=-193 °C)	2,0
Grafit	0,75
stejar	2,40
Pin arbore, molid	2,70
Sare gema	0,92
O piatra	0,84
Caramida (la t=0 °C)	0,88

Capacitatea termică specifică a lichidelor

Substanţă	Temperatura, °C
Benzină (B-70)	20	2,05
Apă	1-100	4,19
Glicerol	0-100	2,43
Kerosenul	0-100	2,09
Ulei de mașină	0-100	1,67
Ulei de floarea soarelui	20	1,76
Miere	20	2,43
Lapte	20	3,94
Ulei	0-100	1,67-2,09
Mercur	0-300	0,138
Alcool	20	2,47
Eter	18	3,34

Capacitatea termică specifică a metalelor și aliajelor

Substanţă	Temperatura, °C	Capacitate termică specifică, k J/(kg K)
Aluminiu	0-200	0,92
Tungsten	0-1600	0,15
Fier	0-100	0,46
Fier	0-500	0,54
Aur	0-500	0,13
Iridiu	0-1000	0,15
Magneziu	0-500	1,10
Cupru	0-500	0,40
Nichel	0-300	0,50
Staniu	0-200	0,23
Platină	0-500	0,14
Conduce	0-300	0,14
Argint	0-500	0,25
Oţel	50-300	0,50
Zinc	0-300	0,40
Fontă	0-200	0,54

Capacitatea termică specifică a metalelor topite și a aliajelor lichefiate

Substanţă	Temperatura, °C	Capacitate termică specifică, k J/(kg K)
Azot	-200,4	2,01
Aluminiu	660-1000	1,09
Hidrogen	-257,4	7,41
Aer	-193,0	1,97
Heliu	-269,0	4,19
Aur	1065-1300	0,14
Oxigen	-200,3	1,63
Sodiu	100	1,34
Staniu	250	0,25
Conduce	327	0,16
Argint	960-1300	0,29

Capacitatea termică specifică a gazelor și vaporilor

la presiunea atmosferică normală

Substanţă	Temperatura, °C	Capacitate termică specifică, k J/(kg K)
Azot	0-200	1,0
Hidrogen	0-200	14,2
vapor de apă	100-500	2,0
Aer	0-400	1,0
Heliu	0-600	5,2
Oxigen	20-440	0,92
Monoxid de carbon (II)	26-200	1,0
monoxid de carbon (IV)	0-600	1,0
Vaporii de alcool	40-100	1,2
Clor	13-200	0,50

Capacitatea de căldură este capacitatea de a absorbi o anumită cantitate de căldură în timpul încălzirii sau de a o degaja atunci când este răcită. Capacitatea termică a unui corp este raportul dintre o cantitate infinitezimală de căldură pe care o primește un corp și creșterea corespunzătoare a indicatorilor săi de temperatură. Valoarea este măsurată în J/K. În practică, se utilizează o valoare ușor diferită - capacitatea termică specifică.

Definiție

Ce înseamnă capacitatea termică specifică? Aceasta este o cantitate legată de o singură cantitate de substanță. În consecință, cantitatea unei substanțe poate fi măsurată în metri cubi, kilograme sau chiar în moli. De ce depinde? În fizică, capacitatea termică depinde direct de unitatea cantitativă la care se referă, ceea ce înseamnă că se disting între capacitatea termică molară, de masă și volumetrică. În industria construcțiilor, nu vă veți întâlni cu măsurători molare, ci cu alții - tot timpul.

Ce afectează capacitatea termică specifică?

Știți ce este capacitatea de căldură, dar ce valori afectează indicatorul nu este încă clar. Valoarea capacității termice specifice este direct afectată de mai multe componente: temperatura substanței, presiunea și alte caracteristici termodinamice.

Pe măsură ce temperatura produsului crește, capacitatea sa de căldură specifică crește, totuși, anumite substanțe diferă într-o curbă complet neliniară în această dependență. De exemplu, cu o creștere a indicatorilor de temperatură de la zero la treizeci și șapte de grade, capacitatea termică specifică a apei începe să scadă, iar dacă limita este între treizeci și șapte și o sută de grade, atunci indicatorul, dimpotrivă, va crește.

Este demn de remarcat faptul că parametrul depinde și de modul în care caracteristicile termodinamice ale produsului (presiunea, volumul și așa mai departe) pot fi modificate. De exemplu, căldura specifică la o presiune stabilă și la un volum stabil va fi diferită.

Cum se calculează parametrul?

Te interesează care este capacitatea termică? Formula de calcul este următoarea: C \u003d Q / (m ΔT). Care sunt aceste valori? Q este cantitatea de căldură pe care o primește produsul atunci când este încălzit (sau eliberată de produs în timpul răcirii). m este masa produsului, iar ΔT este diferența dintre temperaturile finale și inițiale ale produsului. Mai jos este un tabel cu capacitatea termică a unor materiale.

Ce se poate spune despre calculul capacității termice?

Calcularea capacității termice nu este o sarcină ușoară, mai ales dacă se folosesc doar metode termodinamice, este imposibil să o faceți mai precis. Prin urmare, fizicienii folosesc metodele fizicii statistice sau cunoașterea microstructurii produselor. Cum se calculează pentru gaz? Capacitatea termică a unui gaz este calculată din calculul energiei medii a mișcării termice a moleculelor individuale dintr-o substanță. Mișcările moleculelor pot fi de tip translațional și rotațional, iar în interiorul unei molecule poate exista un întreg atom sau vibrație de atomi. Statistica clasică spune că pentru fiecare grad de libertate al mișcărilor de rotație și translație, există o valoare molară, care este egală cu R / 2, iar pentru fiecare grad de libertate de vibrație, valoarea este egală cu R. Această regulă se mai numește și legea echipartitiei.

În acest caz, o particulă dintr-un gaz monoatomic diferă doar cu trei grade de libertate de translație și, prin urmare, capacitatea sa de căldură ar trebui să fie egală cu 3R/2, ceea ce este în acord excelent cu experimentul. Fiecare moleculă de gaz biatomic are trei grade de translație, două de rotație și unul de vibrație, ceea ce înseamnă că legea echipartiției va fi 7R/2, iar experiența a arătat că capacitatea termică a unui mol de gaz biatomic la temperatura obișnuită este de 5R/ 2. De ce a existat o asemenea discrepanță în teorie? Acest lucru se datorează faptului că la stabilirea capacității termice, va fi necesar să se țină cont de diferite efecte cuantice cu alte cuvinte, folosiți statisticile cuantice. După cum puteți vedea, capacitatea termică este un concept destul de complicat.

Mecanica cuantică spune că orice sistem de particule care oscilează sau se rotește, inclusiv o moleculă de gaz, poate avea anumite valori de energie discrete. Dacă energia mișcării termice în sistem instalat este insuficientă pentru a excita oscilații cu frecvența necesară, atunci aceste oscilații nu contribuie la capacitatea termică a sistemului.

În solide mișcarea termică atomii este o oscilație slabă în apropierea anumitor poziții de echilibru, aceasta se aplică nodurilor rețea cristalină. Un atom are trei grade de vibrație de libertate și, conform legii, capacitatea de căldură molară corp solid echivalează cu 3nR, unde n este numărul de atomi prezenți în moleculă. În practică, această valoare este limita la care tinde capacitatea termică a corpului la temperaturi ridicate. Valoarea este atinsă cu schimbări normale de temperatură în multe elemente, acest lucru se aplică metalelor, precum și compușilor simpli. Se determină și capacitatea termică a plumbului și a altor substanțe.

Ce se poate spune despre temperaturi scăzute?

Știm deja ce este capacitatea termică, dar dacă vorbim despre temperaturi scăzute, atunci cum va fi calculată valoarea atunci? Dacă vorbim de indicatori de temperatură scăzută, atunci capacitatea de căldură a unui corp solid se dovedește a fi proporțională T 3 sau așa-numita lege a lui Debye a capacității termice. Principalul criteriu de distincție performanta ridicata temperaturi de la joase, este comparație obișnuită ele cu un parametru caracteristic unei anumite substanțe - aceasta poate fi caracteristica sau temperatura Debye q D . Valoarea prezentată este stabilită de spectrul de vibrații al atomilor din produs și depinde în mod semnificativ de structura cristalină.

În metale, electronii de conducere au o anumită contribuție la capacitatea termică. Această parte a capacității termice este calculată folosind statisticile Fermi-Dirac, care ia în considerare electronii. Capacitatea termică electronică a unui metal, care este proporțională cu capacitatea termică obișnuită, este o valoare relativ mică și contribuie la capacitatea termică a metalului doar la temperaturi apropiate de zero absolut. Apoi capacitatea de căldură a rețelei devine foarte mică și poate fi neglijată.

Capacitate termică de masă

Capacitatea termică specifică de masă este cantitatea de căldură care trebuie adusă la o unitate de masă a unei substanțe pentru a încălzi produsul pe unitate de temperatură. Această valoare este notă cu litera C și se măsoară în jouli împărțit la un kilogram pe kelvin - J / (kg K). Acesta este tot ceea ce privește capacitatea termică a masei.

Ce este capacitatea termică volumetrică?

Capacitatea termică volumetrică este o anumită cantitate de căldură care trebuie adusă la o unitate de volum de producție pentru a o încălzi pe unitate de temperatură. Acest indicator este măsurat în jouli împărțit la un metru cub pe kelvin sau J / (m³ K). În multe cărți de referință pentru clădiri, este luată în considerare capacitatea de căldură specifică masei în muncă.

Aplicarea practică a capacității termice în industria construcțiilor

Multe materiale cu căldură intensivă sunt utilizate în mod activ în construcția pereților rezistenți la căldură. Acest lucru este extrem de important pentru casele care se caracterizează prin încălzire periodică. De exemplu, cuptorul. Produsele cu căldură intensă și pereții construiți din acestea acumulează perfect căldura, o stochează în timpul perioadelor de încălzire și eliberează treptat căldură după ce sistemul este oprit, permițându-vă astfel să mențineți o temperatură acceptabilă pe tot parcursul zilei.

Deci, cu cât se depozitează mai multă căldură în structură, cu atât temperatura din încăperi va fi mai confortabilă și mai stabilă.

Trebuie remarcat faptul că cărămida și betonul obișnuit utilizate în construcția de locuințe au o capacitate termică semnificativ mai mică decât polistirenul expandat. Dacă luăm ecowool, atunci consumă de trei ori mai mult căldură decât betonul. Trebuie remarcat faptul că în formula de calcul a capacității termice, nu în zadar există masă. Datorită masei mari uriașe de beton sau cărămidă, în comparație cu ecowool, permite acumularea de cantități uriașe de căldură în pereții de piatră ai structurilor și netezirea tuturor fluctuațiilor zilnice de temperatură. Doar o masă mică de izolație în total case cu cadru, în ciuda capacității sale bune de căldură, este cea mai slabă zonă pentru toți tehnologii de cadru. A rezolva această problemă, în toate casele sunt instalate acumulatoare de căldură impresionante. Ce este? Acestea sunt părți structurale care se caracterizează printr-o masă mare cu o capacitate termică destul de bună.

Exemple de acumulatori de căldură în viață

Ce ar putea fi? De exemplu, unele interne pereti de caramida, o sobă mare sau șemineu, șape de beton.

Mobilierul din orice casă sau apartament este un excelent acumulator de căldură, deoarece placajul, PAL și lemnul pot stoca de fapt căldură doar pe kilogram de greutate de trei ori mai mult decât faimoasa cărămidă.

Există dezavantaje în stocarea termică? Desigur, principalul dezavantaj al acestei abordări este că acumulatorul de căldură trebuie proiectat în etapa creării unui aspect. casă cu cadru. Totul datorită faptului că este foarte greu, iar acest lucru va trebui să fie luat în considerare la crearea fundației și apoi imaginați-vă cum va fi integrat acest obiect în interior. Merită spus că este necesar să se ia în considerare nu numai masa, va fi necesar să se evalueze ambele caracteristici în lucrare: masa și capacitatea termică. De exemplu, dacă folosiți aur cu o greutate incredibilă de douăzeci de tone pe metru cub ca depozit de căldură, atunci produsul va funcționa așa cum ar trebui cu doar douăzeci și trei la sută mai bine decât un cub de beton, care cântărește două tone și jumătate.

Care substanță este cea mai potrivită pentru stocarea căldurii?

cel mai bun produs pentru un acumulator de caldura nu este deloc beton si caramida! Cuprul, bronzul și fierul fac o treabă bună în acest sens, dar sunt foarte grele. Destul de ciudat, dar cel mai bun acumulator de căldură este apa! Lichidul are o capacitate termică impresionantă, cea mai mare dintre substanțele pe care le avem la dispoziție. Doar gazele de heliu (5190 J / (kg K) și hidrogenul (14300 J / (kg K)) au o capacitate termică mai mare, dar sunt problematic de aplicat în practică. Dacă doriți și aveți nevoie, consultați tabelul capacității termice a substanțelor ai nevoie.

Cantitatea de energie care trebuie furnizată la 1 g dintr-o substanță pentru a-i crește temperatura cu 1 ° C. Prin definiție, este nevoie de 4,18 J pentru a crește temperatura a 1 gram de apă cu 1°C. Dicţionar enciclopedic.… … Dicționar ecologic

căldura specifică- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general EN căldură specificăSH …

CĂLDURA SPECIFICĂ- fizică. o cantitate măsurată prin cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-o substanță cu 1 K (vezi). Unitatea de capacitate termică specifică în SI (vezi) per kilogram kelvin (J kg ∙ K)) ... Marea Enciclopedie Politehnică

căldura specifică- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. capacitatea termică pe unitate de masă; capacitatea de masă termică; capacitatea termică specifică vok. Eigenwarme, f; spezifice Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. capacitatea de masă termică, f;… … Fizikos terminų žodynas

Vezi capacitatea termică... Marea Enciclopedie Sovietică

căldura specifică - căldura specifică … Dicționar de sinonime chimice I

capacitatea termică specifică a gazului- — Teme Industria petrolului și gazelor EN căldură specifică gazului... Manualul Traducătorului Tehnic

capacitatea termică specifică a uleiului- — Subiecte industria petrolului și gazelor EN căldură specifică petrolului … Manualul Traducătorului Tehnic

capacitatea termică specifică la presiune constantă- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general EN căldură specifică la presiune constantă cp presiune constantă căldură specifică … Manualul Traducătorului Tehnic

capacitatea termică specifică la volum constant- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general EN căldură specifică la volum constant volum constant căldură specifică Cv … Manualul Traducătorului Tehnic

Cărți

• Fundamentele fizice și geologice pentru studierea mișcării apei în orizonturi adânci, Trushkin V.V. În general, cartea este dedicată legii autoreglării temperaturii apei cu un corp gazdă, descoperită de autor în 1991. La începutul cărții, o trecere în revistă a stării de cunoaștere a problemei mișcării profundelor ...

Fizica și fenomenele termice este o secțiune destul de extinsă, care este studiată temeinic în cursul școlar. Nu ultimul locîn această teorie este dat unor cantități specifice. Prima dintre acestea este capacitatea termică specifică.

Cu toate acestea, interpretării cuvântului „specific” i se acordă de obicei o atenție insuficientă. Elevii îl memorează pur și simplu ca un dat. Si ce inseamna asta?

Dacă te uiți în dicționarul lui Ozhegov, poți citi că o astfel de valoare este definită ca un raport. Mai mult, poate fi efectuată pentru masă, volum sau energie. Toate aceste cantități trebuie luate egal cu unu. Relația cu ceea ce este dat în capacitatea termică specifică?

La produsul dintre masă și temperatură. În plus, valorile lor trebuie să fie în mod necesar egale cu unu. Adică, divizorul va conține numărul 1, dar dimensiunea acestuia va combina kilogramul și gradul Celsius. Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când se formulează definiția capacității termice specifice, care este dată puțin mai jos. Există și o formulă din care se poate observa că aceste două mărimi sunt la numitor.

Ce este?

Capacitatea termică specifică a unei substanțe se introduce în momentul în care se ia în considerare situația cu încălzirea acesteia. Fără ea, este imposibil de știut câtă căldură (sau energie) va trebui cheltuită pentru acest proces. Și, de asemenea, calculați valoarea sa atunci când corpul este răcit. Apropo, aceste două cantități de căldură sunt egale între ele în modul. Dar au semne diferite. Deci, în primul caz, este pozitiv, deoarece energia trebuie cheltuită și este transferată în corp. A doua situație de răcire dă un număr negativ deoarece se eliberează căldură și energie interna organismul este redus.

Acest lucru este notat cantitate fizica litera latină c. Este definită ca o anumită cantitate de căldură necesară pentru a încălzi un kilogram dintr-o substanță cu un grad. În cursul fizicii școlare, acest grad este cel care se ia pe scara Celsius.

Cum să-l numărăm?

Dacă doriți să știți care este capacitatea termică specifică, formula arată astfel:

c \u003d Q / (m * (t 2 - t 1)), unde Q este cantitatea de căldură, m este masa substanței, t 2 este temperatura pe care corpul a dobândit-o ca urmare a transferului de căldură, t 1 este temperatura inițială a substanței. Aceasta este formula #1.

Pe baza acestei formule, unitatea de măsură a acestei mărimi în sistem international unitățile (SI) se dovedesc a fi J / (kg * ºС).

Cum să găsiți alte cantități din această ecuație?

În primul rând, cantitatea de căldură. Formula va arăta astfel: Q \u003d c * m * (t 2 - t 1). Numai în el este necesar să se înlocuiască valorile în unități incluse în SI. Adică masa este în kilograme, temperatura este în grade Celsius. Aceasta este formula #2.

În al doilea rând, masa unei substanțe care se răcește sau se încălzește. Formula pentru aceasta va fi: m \u003d Q / (c * (t 2 - t 1)). Aceasta este formula numărul 3.

În al treilea rând, modificarea temperaturii Δt \u003d t 2 - t 1 \u003d (Q / c * m). Semnul „Δ” este citit ca „delta” și denotă o modificare a mărimii, în acest caz temperatura. Formula numărul 4.

În al patrulea rând, temperaturile inițiale și finale ale substanței. Formulele care sunt valabile pentru încălzirea unei substanțe arată astfel: t 1 \u003d t 2 - (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 + (Q / c * m). Aceste formule au numerele 5 și 6. Dacă se află în problemă în cauză despre răcirea unei substanțe, atunci formulele sunt: ​​t 1 \u003d t 2 + (Q / c * m), t 2 \u003d t 1 - (Q / c * m). Aceste formule au numerele 7 și 8.

Ce semnificații poate avea?

S-a stabilit experimental ce valori are pentru fiecare substanță specifică. Prin urmare, a fost creat un tabel special cu capacitatea termică specifică. Cel mai adesea, oferă date care sunt valabile în condiții normale.

Care este munca de laborator pentru măsurarea căldurii specifice?

Într-un curs de fizică școlară, este determinat pentru un corp solid. Mai mult, capacitatea sa de căldură se calculează comparând cu cea cunoscută. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu apă.

În procesul de efectuare a lucrării, este necesară măsurarea temperaturilor inițiale ale apei și solidului încălzit. Apoi coborâți-l în lichid și așteptați echilibrul termic. Întregul experiment este realizat într-un calorimetru, astfel încât pierderile de energie pot fi neglijate.

Apoi trebuie să scrieți formula pentru cantitatea de căldură pe care o primește apa atunci când este încălzită dintr-un corp solid. A doua expresie descrie energia pe care corpul o degajă atunci când se răcește. Aceste două valori sunt egale. Prin calcule matematice, rămâne de determinat capacitatea termică specifică a substanței care alcătuiește corpul solid.

Cel mai adesea, se propune compararea cu valori tabelare pentru a încerca să ghicească din ce substanță este compus corpul studiat.

Sarcina 1

Condiție. Temperatura metalului variază de la 20 la 24 de grade Celsius. În același timp, energia sa internă a crescut cu 152 J. Care este capacitatea termică specifică a metalului dacă masa lui este de 100 de grame?

Decizie. Pentru a găsi răspunsul, va trebui să utilizați formula scrisă sub numărul 1. Există toate cantitățile necesare pentru calcule. Doar mai întâi trebuie să convertiți masa în kilograme, altfel răspunsul va fi greșit. Pentru că toate cantitățile trebuie să fie cele care sunt acceptate în SI.

Sunt 1000 de grame într-un kilogram. Deci, 100 de grame trebuie împărțite la 1000, obții 0,1 kilograme.

Înlocuirea tuturor valorilor oferă următoarea expresie: c \u003d 152 / (0,1 * (24 - 20)). Calculele nu sunt deosebit de dificile. Rezultatul tuturor acțiunilor este numărul 380.

Răspuns: c \u003d 380 J / (kg * ºС).

Sarcina #2

Condiție. Determinați temperatura finală la care se va răci apa cu un volum de 5 litri dacă a fost luată la 100 ºС și a eliberat 1680 kJ de căldură în mediu.

Decizie. Merită să începem cu faptul că energia este dată într-o unitate non-sistemică. Kilojulii trebuie convertiți în jouli: 1680 kJ = 1680000 J.

Pentru a găsi răspunsul, trebuie să utilizați formula numărul 8. Cu toate acestea, masa apare în ea și nu este cunoscută în problemă. Dar având în vedere volumul de lichid. Deci, puteți utiliza formula cunoscută sub numele de m \u003d ρ * V. Densitatea apei este de 1000 kg / m 3. Dar aici volumul va trebui înlocuit în metri cubi. Pentru a le converti din litri, este necesar să se împartă la 1000. Astfel, volumul de apă este de 0,005 m 3.

Înlocuirea valorilor în formula masei dă următoarea expresie: 1000 * 0,005 = 5 kg. Va trebui să vă uitați la capacitatea termică specifică din tabel. Acum puteți trece la formula 8: t 2 \u003d 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Prima acțiune ar trebui să efectueze înmulțirea: 4200 * 5. Rezultatul este 21000. A doua este împărțirea. 1680000: 21000 = 80. Ultima scădere: 100 - 80 = 20.

Răspuns. t 2 \u003d 20 ºС.

Sarcina #3

Condiție. Există un pahar chimic cu o masă de 100 g. În el se toarnă 50 g de apă. Temperatura inițială a apei cu un pahar este de 0 grade Celsius. Câtă căldură este necesară pentru a aduce apa la fierbere?

Decizie. Ar trebui să începeți prin a introduce o notație adecvată. Lăsați datele referitoare la pahar să aibă indicele 1, iar pentru apă - indicele 2. În tabel, trebuie să găsiți capacitățile termice specifice. Paharul chimic este fabricat din sticlă de laborator, deci valoarea sa c 1 = 840 J / (kg * ºС). Datele pentru apă sunt următoarele: s 2 \u003d 4200 J / (kg * ºС).

Masele lor sunt date în grame. Trebuie să le convertiți în kilograme. Masele acestor substanțe vor fi desemnate după cum urmează: m 1 \u003d 0,1 kg, m 2 \u003d 0,05 kg.

Temperatura inițială este dată: t 1 \u003d 0 ºС. Despre finala se stie ca corespunde cu cea la care fierbe apa. Acesta este t 2 \u003d 100 ºС.

Deoarece paharul este încălzit împreună cu apă, cantitatea de căldură dorită va fi suma celor două. Primul, care este necesar pentru a încălzi paharul (Q 1), iar al doilea, care merge la încălzirea apei (Q 2). Pentru a le exprima, este necesară o a doua formulă. Trebuie scris de două ori cu indici diferiți, apoi trebuie adăugată suma acestora.

Se pare că Q \u003d c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Factorul comun (t 2 - t 1) poate fi scos din paranteză pentru a facilita numărarea. Apoi, formula necesară pentru a calcula cantitatea de căldură va lua următoarea formă: Q \u003d (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Acum puteți înlocui valorile cunoscute în problemă și puteți calcula rezultatul.

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

Răspuns. Q = 29400 J = 29,4 kJ.