таблицы при различных температуре и давлении

Приведены таблицы значений удельной теплоемкости воды H₂O и водяного пара в зависимости от температуры и давления. В первой таблице дана удельная теплоемкость воды в жидком состоянии при нормальном атмосферном давлении и температуре от 0,1 до 100°С.

Во второй таблице значения теплоемкости указаны в интервале температуры от 0 до 800°С и давлении от 0,1 до 100 бар. Вода в этих условиях может находится в жидком или газообразном состоянии, поскольку с понижением давления и (или) с ростом температуры она переходит в пар.

Жидкая вода обладает значительной величиной массовой удельной теплоемкости, по сравнению с другими жидкостями. При атмосферном давлении и температуре до 100°С она находится в виде жидкости и ее теплоемкость изменяется в диапазоне от 4174 до 4220 Дж/(кг·град).

При температуре 20 градусов Цельсия и нормальном атмосферном давлении удельная теплоемкость воды равна 4183 Дж/(кг·град). При температуре 100°С эта величина достигает значения 4220 Дж/(кг·град).

Изменение давления и температуры воды существенно влияет на ее удельную теплоемкость. Зависимость теплоемкости воды от температуры при атмосферном давлении не линейна. При нагревании воды до 30°С теплоемкость уменьшается, затем в интервале температуры 30…40°С значение этой величины остается практически постоянным (следует отметить, что в этом диапазоне температуры вода обладает наименьшей теплоемкостью). При температуре выше 40°С ее удельная теплоемкость увеличивается и достигает своего максимума при температуре кипения.

Если продолжить нагрев воды до перехода ее в пар, то тогда, при дальнейшем нагреве пара при атмосферном давлении, величина теплоемкости будет снижаться до некоторого предела, а затем снова начнет увеличиваться. Эта точка перегиба кривой теплоемкости определяется значениями соответствующих температуры и давления.

Как видно по данным в таблице, с повышением давления удельная теплоемкость воды уменьшается, но увеличивается также и температура кипения воды, например, при давлении в 100 бар (атмосфер) она находится в жидком состоянии даже при температуре 300°С. Удельная теплоемкость воды при этом составляет величину 5700 Дж/(кг·град). При продолжении нагрева воды, например до 320°С, она переходит в пар, который имеет большую теплоемкость.

Однако, при низких давлениях, вода начинает кипеть и переходит в пар при температурах гораздо ниже 100°С. Например, по данным таблицы, при давлении 0,1 бар и температуре 50°С, вода уже находится в виде водяного пара и его теплоемкость при этих условиях составляет величину, равную 1929 Дж/(кг·град).

Примечание: В таблице синим цветом показаны значения удельной массовой теплоемкости воды в жидком состоянии, а черным – значения теплоемкости водяного пара.

Источники:

1. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
2. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей

Удельная теплоёмкость: расчет количества теплоты

Как вы думаете, что быстрее нагревается на плите: литр воды в кастрюльке или же сама кастрюлька массой 1 килограмм? Масса тел одинакова, можно предположить, что нагревание будет происходить с одинаковой скоростью.

А не тут-то было! Можете проделать эксперимент – поставьте пустую кастрюльку на огонь на несколько секунд, только не спалите, и запомните, до какой температуры она нагрелась. А потом налейте в кастрюлю воды ровно такого же веса, как и вес кастрюли. По идее, вода должна нагреться до такой же температуры, что и пустая кастрюля за вдвое большее время, так как в данном случае нагреваются они обе – и вода, и кастрюля.

Однако, даже если вы выждете втрое большее время, то убедитесь, что вода нагрелась все равно меньше. Воде потребуется почти в десять раз большее время, чтобы нагреться до такой же температуры, что и кастрюля того же веса. Почему это происходит? Что мешает воде нагреваться? Почему мы должны тратить лишний газ на подогрев воды при приготовлении пищи? Потому что существует физическая величина, называемая удельной теплоемкостью вещества.

Удельная теплоемкость вещества

Эта величина показывает, какое количество теплоты надо передать телу массой один килограмм, чтобы его температура увеличилась на один градус Цельсия. Измеряется в Дж/(кг * ˚С). Существует эта величина не по собственной прихоти, а по причине разности свойств различных веществ.

Удельная теплоемкость воды примерно в десять раз выше удельной теплоемкости железа, поэтому кастрюля нагреется в десять раз быстрее воды в ней. Любопытно, что удельная теплоемкость льда в два раза меньше теплоемкости воды. Поэтому лед будет нагреваться в два раза быстрее воды. Растопить лед проще, чем нагреть воду. Как ни странно звучит, но это факт.

Расчет количества теплоты

Обозначается удельная теплоемкость буквой c и применяется в формуле для расчета количества теплоты:

Q = c*m*(t2 — t1),

где Q – это количество теплоты,
c – удельная теплоемкость,
m – масса тела,
t2  и t1 – соответственно, конечная и начальная температуры тела.

Формула удельной теплоемкости: c = ^Q / _{m*(t2 — t1)}

По этой формуле можно рассчитать количество тепла, которое нам необходимо, чтобы нагреть конкретное тело до определенной температуры. Удельную теплоемкость различных веществ можно найти из соответствующих таблиц.

Также из этой формулы можно выразить:

• m = ^Q / _c*(t2-t1) — массу тела
• t1 = t2 — (^Q / _c*m) — начальную температуру тела
• t2 = t1 + (^Q / _c*m) — конечную температуру тела
• Δt = t2 — t1 = (^Q / _c*m) — разницу температур (дельта t)

А что насчет удельной теплоемкости газов? Тут все запутанней. С твердыми веществами и жидкостями дело обстоит намного проще. Их удельная теплоемкость – величина постоянная, известная, легко рассчитываемая. А что касается удельной теплоемкости газов, то величина эта очень различна в разных ситуациях. Возьмем для примера воздух. Удельная теплоемкость воздуха зависит от состава, влажности, атмосферного давления.

При этом, при увеличении температуры, газ увеличивается в объеме, и нам надо ввести еще одно значение – постоянного или переменного объема, что тоже повлияет на теплоемкость. Поэтому при расчетах количества теплоты для воздуха и других газов пользуются специальными графиками величин удельной теплоемкости газов в зависимости от различных факторов и условий.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Количество теплоты: формула, расчет
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЭнергия топлива: удельная теплота сгорания + ПРИМЕРЫ

Как найти удельную теплоемкость

Количество теплоты, необходимое для нагрева тела, зависит от его массы, от изменения его температуры и от так называемой удельной теплоемкости вещества, из которого состоит тело.

Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, необходимое для нагревания или охлаждения 1 кг вещества на 1 Кельвин. То есть в других словах, если например удельная теплоемкость воды равняется 4,2 кДж/(кг*К) — это значит, что для того, чтобы нагреть один кг воды на один градус, необходимо передать этому кг воды 4,2 кДж энергии. Удельная теплоемкость вещества находится по формуле:
C = Q/m(T_2-T_1)
Единица удельной теплоемкости имеет размерность в системе СИ – (Дж/кг*К).

Удельная теплоемкость тела определяется опытным путем при помощи калориметра и термометра. Простейший калориметр состоит из отполированного металлического стакана, поставленного внутри другого металлического стакана на пробках (с целью тепловой изоляции) и наполненного водой или другой жидкостью с известной удельной теплоемкостью. Тело (твердое, или жидкое), нагретое до определенной температуры t, опускают в калориметр, температура в котором измеряется. Пусть до опускания испытываемого тела температура жидкости в калориметре была равна t_1, а после того, как температура воды (жидкости) и опущенного в нее тела сравняются, она станет равной ?.

Из закона сохранения энергии следует, что теплота Q, отданная нагретым телом, равна сумме теплоты Q_1, полученной водой, и Q_2, полученной калориметром:
Q=Q_1+Q_2
Q=cm(t- ?),Q_1=c_1 m_1 (?-t_1),Q_2=c_2 m_2(?-t_1)
cm(t- ?)= c_1 m_1 (?-t_1)+ c_2 m_2(?-t_1)
здесьc_1иm_1 — удельная теплоемкость и масса воды в калориметре, c_2иm_2 — удельная теплоемкость и масса материала калориметра.
Это уравнение, выражающее баланс тепловой энергии, называется уравнением теплового баланса. Из него найдем
c=(Q_1+Q_2)/m(t- ?) =( c_1 m_1 (?-t_1)+ c_2 m_2(?-t_1))/m(t- ?) = (c_1 m_1+c_2 m_2)( ?- t_1)/m(t- ?)

Количество теплоты, удельная теплоемкость

От чего зависит количество теплоты

Внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы или теплопередаче. При явлении теплопередачи внутренняя энергия передается теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Каждое тело при нагревании или охлаждении (при теплопередаче) получает или теряет какое-то количество энергии. Исходя из этого, принято это количество энергии назвать количеством теплоты.

Итак, количество теплоты — это та энергия, которую отдает или получает тело в процессе теплопередачи.

Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды? На простом примере можно понять, что для нагревания разного количества воды потребуется разное количество теплоты. Допустим, возьмем две пробирки с 1 литром воды и с 2-мя литрами воды. В каком случае потребуется большее количество теплоты? Во втором, там, где в пробирке 2 литра воды. Вторая пробирка будет нагреваться дольше, если мы подогреваем их одинаковым источником огня.

Таким образом, количество теплоты зависит от массы тела. Чем больше масса, тем большее количество теплоты требуется для нагрева и, соответственно, на охлаждение тела требуется большее время.

От чего еще зависит количество теплоты? Естественно, от разности температур тел. Но это еще не все. Ведь если мы попытаемся нагреть воду или молоко, то нам потребуется разное количество времени. Т.е получается, что количество теплоты зависит от вещества, из которого состоит тело.

В итоге получается, что количество теплоты, которое нужно для нагревания или количество теплоты, которое выделяется при остывании тела, зависит от его массы, от изменения температуры и от вида вещества, из которого состоит тело.

В чем измеряется количество теплоты

За единицу количества теплоты принято считать 1 Джоуль. До появления единицы измерения энергии ученые считали количество теплоты калориями. Сокращенно эту единицу измерения принято писать — “Дж”

Калория — это количество теплоты, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 грамм воды на 1 градус Цельсия. Сокращенно единицу измерения калории принято писать — “кал”.

1 кал = 4,19 Дж.

Обратите внимание, что в этих единицах энергии принято отмечать пищевую ценность продуктов питания кДж и ккал.

1 ккал = 1000 кал.

1 кДж = 1000 Дж

1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж

Что такое удельная теплоемкость

Каждое вещество в природе имеет свои свойства, и для нагрева каждого отдельного вещества требуется разное количество энергии, т.е. количества теплоты.

Удельная теплоемкость вещества — это величина, равная количеству теплоты, которое нужно передать телу с массой 1 килограмм, чтобы нагреть его на температуру 1 ⁰C

Удельная теплоемкость обозначается буквой c и имеет величину измерения Дж/кг*

Например, удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*⁰C.   То есть это то количество теплоты, которое нужно передать 1 кг воды, чтобы нагреть ее на 1 ⁰C

Следует помнить, что удельная теплоемкость веществ в разных агрегатных состояниях различна. То есть для нагревания льда на 1 ⁰C потребуется другое количество теплоты.

Как рассчитать количество теплоты для нагревания тела

Например, необходимо рассчитать количество теплоты, которое нужно потратить для того, чтобы нагреть 3 кг воды с температуры 15 ⁰С до температуры 85 ⁰С. Нам известна удельная теплоемкость воды, то есть количество энергии, которое нужно для того, чтобы нагреть 1 кг воды на 1 градус. То есть для того, чтобы узнать количество теплоты в нашем случае, нужно умножить удельную теплоемкость воды на 3 и на то количество градусов, на которое нужно увеличить температуры воды. Итак, это 4200*3*(85-15) = 882 000.

В скобках мы рассчитываем точное количество градусов, отнимая от конечного необходимого результата начальное

Итак, для того, чтобы нагреть 3 кг воды с 15 до 85 ⁰С, нам потребуется 882 000 Дж количества теплоты.

Количество  теплоты обозначается буквой Q, формула для его расчета выглядит следующим образом:

Q=c*m*(t₂-t₁).

Разбор и решение задач

Задача 1. Какое количество теплоты потребуется для нагрева 0,5 кг воды с 20 до 50 ⁰С

Дано:

m = 0,5 кг.,

с = 4200 Дж/кг*⁰С,

t1 = 20 ⁰С,

t2 = 50 ⁰С.

Величину удельной теплоемкость мы определили из таблицы.

Решение:

количество теплоты определяется по формуле Q=c*m*(t₂-t₁).

Подставляем значения:

Q=4200*0,5*(50-20) = 63 000 Дж = 63 кДж.

Ответ: Q=63 кДж.

Задача 2. Какое количество теплоты потребуется для нагревания алюминиевого бруска массой 0,5 кг на 85 ⁰С?

Дано:

m = 0,5 кг.,

с = 920 Дж/кг*⁰С,

t1 = 0 ⁰С,

t2 = 85 ⁰С.

Решение:

количество теплоты определяется по формуле Q=c*m*(t₂-t₁).

Подставляем значения:

Q=920*0,5*(85-0) = 39 100 Дж = 39,1 кДж.

Ответ: Q= 39,1 кДж.

Удельная теплоемкость воды: характеристики и значение

Один из фундаментальных аспектов, используемых как в физике, так и в химии, — теплоемкость. В частности, удельная теплоемкость воды он крайне необходим практически в любом типе экспериментов. Первое, что нужно сделать, — это узнать, что такое удельная теплоемкость, и знать, как важно знать это значение в воде.

Поэтому мы собираемся посвятить эту статью тому, чтобы рассказать вам все, что вам нужно знать об удельной теплоте воды и ее важности.

Что такое удельная теплоемкость

Для повышения температуры вещества требуется определенное количество энергии. Это количество энергии необходимо отдавать в виде тепла. Это то, что известно как удельная теплоемкость. Другое название, под которым он известен, — это удельная теплоемкость. Именно это значение позволяет нам объяснить, почему деревянную ложку можно нагревать медленнее и быстрее, чем мысленную. Это также объясняет причину, по которой мы используем определенные материалы, чтобы иметь возможность создавать некоторые инструменты и утварь в соответствии с предназначением.

При этом мы определяем в физике удельную теплоемкость количество энергии, которое должно быть передано единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на один градус. В качестве примера почти всегда используется удельная теплоемкость воды. То есть количество энергии, необходимое для того, чтобы нагреть воду на один градус ее температуры. Мы знаем, что если 4182 джоуля энергии передать килограмму воды комнатной температуры, это количество воды повысит ее температуру на один градус. Отсюда мы можем получить значение, что удельная теплоемкость воды равна 4182 джоуля на килограмм и градус.

Единицы удельной теплоемкости воды

Мы знаем, что теплоемкость воды может быть выражена в разных единицах. Как правило Единицы энергии, массы и температуры должны быть отражены в сумме. В международной системе единиц измерения: джоуль на килограмм — это масса, а кельвин — это температура. В других материалах это значение отличается, поскольку удельная теплоемкость воды используется в качестве основы или эталона для остальных значений. Например, удельная теплоемкость стали составляет 502 джоуля на килограмм и кельвин. Это означает, что на килограмм стали потребуется 502 джоуля энергии, чтобы повысить ее температуру на один градус Кельвина.

Другой способ выразить удельную теплоемкость воды или другого материала — в других единицах измерения. Например, вы можете установить количество калорий на грамм и градусы Цельсия. Повторяем пример со сталью. В этом случае удельная теплоемкость составит 0.12 калорий на грамм и градус Цельсия. Это означает, что 0.12 калории энергии требуется в виде тепла для повышения температуры на один градус грамма стали.

ключевые особенности

Прежде чем полностью ввести удельную теплоемкость воды, необходимо хорошо знать ее характеристики. Это интенсивное физическое свойство, не зависящее от количества вещества. Это означает, что независимо от количества вещества, которое у нас есть, для повышения его температуры требуется одна и та же энергия. С другой стороны, удельная теплоемкость может варьироваться при разных температурах. Это означает, что количество энергии, которое нам нужно передать, чтобы иметь возможность поднять температуру на один градус, не совпадает с количеством энергии, которое необходимо передать при комнатной температуре, которая составляет 100 или 0 градусов. Лучшим примером этого является температурная зависимость теплоемкости воды. Мы видим, что при разных температурах удельная теплоемкость воды меняется.

Можно сказать, что это свойство веществ и что это связано с количеством энергии, необходимой для повышения его температуры. Еще одна из наиболее важных характеристик воды — это ее высокая удельная теплоемкость. Это означает, что для повышения температуры воды им необходимо поглощать много тепла на единицу массы.

Удельная теплоемкость воды различается в зависимости от того, поддерживается ли постоянным объем или давление. Эти переменные также устанавливают другие значения в зависимости от этих условий. Когда мы говорим об объеме вещества, мы имеем в виду изохорная теплоемкость. С другой стороны, если мы говорим о постоянном давлении, мы указываем на изобарическую теплоемкость. Если обратиться к практике, это различие проявляется в основном при работе с газами, а не с жидкостями.

Важность теплоемкости воды

Мы знаем, что в стандартных условиях для килограмма воды требуется 1 килокалория, чтобы ее температура повысилась на 1 ° C, то есть 1 ккал / ° C • кг, что эквивалентно 4184 Дж / (K • кг) в международной системе. Мы знаем, что эта удельная теплоемкость выше, чем у любого другого обычного вещества. Если летом поставить таз с водой на солнце, он может нагреться и согреться. Тем не мение, Температура не повысится настолько, чтобы можно было варить или варить в нем яйца. С другой стороны, если мы поместим металлический стержень, скорее всего, вы не сможете его взять, поскольку его температура будет настолько высокой, что он загорится.

Удельная теплоемкость воды обусловлена ​​водородными связями, из которых состоят молекулы воды. Это настолько сильное взаимодействие между молекулами, что для их вибрации и повышения температуры требуется много энергии. Водородные связи очень сильны, и для их движения требуется энергия. Следовательно, поддержание кипения воды требует непрерывной подачи энергии.

Значение, которое он имеет, также передается в метеорологии. Тот факт, что вода обладает такой высокой годовой теплоемкостью, является любопытным фактом, если не важное свойство, которое помогает регулировать погоду и климат в целом. Имея такую ​​высокую удельную теплоемкость, мы знаем, что большие водоемы ответственны за регулирование экстремальных колебаний температуры по всей планете. В противном случае климат, вероятно, не имел бы тех характеристик, которые мы знаем сегодня.

Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать об удельной теплоемкости воды и ее важности.

Теплоемкость стали

Ромашкин А.Н.

Удельная теплоёмкость — это количество тепла, которое требуется затратить, чтобы нагреть 1 килограмм вещества на 1 градус по шкале Кельвина (или Цельсия).

Физическая размерность удельной теплоемкости: Дж/(кг·К) = Дж·кг^-1·К^-1 = м²·с^-2·К^-1.

В таблице приводятся в порядке возрастания значения удельной теплоемкости различных веществ, сплавов, растворов, смесей. Ссылки на источник данный приведены после таблицы.

При пользовании таблицей 1 следует учитывать приближенный характер данных. Для всех веществ удельная теплоемкость зависит от температуры и агрегатного состояния. У сложных объектов (смесей, композитных материалов, продуктов питания) удельная теплоемкость может значительно варьироваться для разных образцов.

Таблица 1. Теплоемкость чистых веществ

Источники:

• ru.wikipedia.org — Википедия: Удельная теплоемкость;
• alhimik.ru — средняя удельная теплоемкость некоторых твердых материалов при 0…100 °С, кДж/(кг·К) по данным пособия «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» под ред. Романкова;
• school.uni-altai.ru — табличные значения наиболее распространенных жидкостей;
• school.uni-altai.ru — табличные значения наиболее распространенных твердых тел;
• dink.ru — удельная теплоемкость при 20 °С;
• mensh.ru — теплоаккумулирующая способность материалов;
• vactekh-holod.ru — удельная теплоемкость твердых веществ и некоторых жидкостей;
• xiron.ru — данные по теплоемкости пищевых продуктов;
• aircon.ru — теплоемкость всяких разных [пищевых] продуктов;
• masters.donntu.edu.ua — теплоемкость углей;
• nglib.ru — средняя удельная теплоемкость твердых тел при комнатной температуре — таблица в книге С.Д. Бескова «Технохимические расчеты»  в электронной библиотеке «Нефть и газ» (требуется регистрация). Это наиболее подробный из доступных в интернете справочников.

Таблица 2. Удельная теплоемкость углеродистых сталей марок Сталь 20 и Сталь 40 при высоких температурах (Дж/(кг∙ºC)) От 50 ºC до заданной температуры

Источник:
Теплофизические свойства веществ, Справочник. Под ред. Н.Б.Варгафтика. Ленинград: Государственное энергетическое издательство. 1956 — 367 с.

Удельная теплоемкость вещества — формулы, определение, обозначение

Нагревание и охлаждение

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

• Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Виу-виу-виу! Внимание!

Обнаружено новое непонятное слово — теплопередача.
Минуточку, давайте закончим с количеством теплоты.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Виды теплопередачи

• Теплопередача — это физический процесс передачи тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому.

Здесь все совсем несложно, их всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.

Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Если мы греемся у камина, то получаем тепло конвекцией или излучением?🤔

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.

Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же. Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Задача

Какое твердое вещество массой 2 кг можно нагреть на 10 ˚C, сообщив ему количество теплоты, равное 7560 Дж?

Решение:

Используем формулу для нахождения удельной теплоемкости вещества:

c= Q/m(t_{конечная} — t_{начальная})

Подставим значения из условия задачи:

c= 7560/2*10 = 7560/20 = 378 Дж/кг*˚C

Смотрим в таблицу удельных теплоемкостей для металлов и находим нужное значение.

Ответ: латунь

Калькулятор удельной теплоемкости

Этот калькулятор удельной теплоемкости представляет собой инструмент, который определяет теплоемкость нагретого или охлажденного образца. Удельная теплоемкость — это количество тепловой энергии, которое необходимо подать на образец весом 1 кг, чтобы повысить его температуру на 1 K . Прочтите, чтобы узнать, как правильно применить формулу теплоемкости для получения достоверного результата.

Как рассчитать удельную теплоемкость

1. Определите, хотите ли вы нагреть образец (дать ему немного тепловой энергии) или охладить (отобрать немного тепловой энергии).
2. Укажите количество подаваемой энергии как положительное значение. Если вы хотите охладить образец, введите вычтенную энергию как отрицательное значение. Например, предположим, что мы хотим уменьшить тепловую энергию образца на 63 000 Дж. Тогда Q = -63 000 Дж .
3. Определите разницу температур между начальным и конечным состоянием образца и введите ее в калькулятор теплоемкости. Если образец остынет, разница будет отрицательной, а если нагретой — положительной.Допустим, мы хотим охладить образец на 3 градуса. Тогда ΔT = -3 K . Вы также можете перейти в расширенный режим , чтобы ввести начальное и конечное значения температуры вручную.
4. Определите массу образца. Примем м = 5 кг .
5. Рассчитайте удельную теплоемкость как c = Q / (мΔT) . В нашем примере это будет равно c = -63,000 Дж / (5 кг * -3 K) = 4200 Дж / (кг · K) . Это типичная теплоемкость воды.

Если у вас возникли проблемы с единицами измерения, воспользуйтесь нашими калькуляторами преобразования температуры или веса.

Формула теплоемкости

Формула для определения теплоемкости выглядит так:

c = Q / (мΔT)

Q — количество подводимого или отведенного тепла (в джоулях), м — масса образца, а ΔT — разница между начальной и конечной температурами. Теплоемкость измеряется в Дж / (кг · К).

Типичные значения удельной теплоемкости

Вам не нужно использовать калькулятор теплоемкости для большинства обычных веществ.Ниже приведены значения удельной теплоемкости некоторых из самых популярных.

• лед: 2,100 Дж / (кг · К)
• вода: 4,200 Дж / (кг · К)
• водяной пар: 2,000 Дж / (кг · К)
• базальт: 840 Дж / (кг · К)
• гранит: 790 Дж / (кг · К)
• алюминий: 890 Дж / (кг · К)
• железо: 450 Дж / (кг · К)
• медь: 380 Дж / (кг · К)
• свинец: 130 Дж / (кг · К)

Имея эту информацию, вы также можете рассчитать, сколько энергии вам нужно подать на образец, чтобы повысить или понизить его температуру.Например, вы можете проверить, сколько тепла вам нужно, чтобы довести до кипения воду, чтобы приготовить пасту.

Хотите знать, что на самом деле означает результат? Воспользуйтесь нашим калькулятором потенциальной энергии, чтобы проверить, насколько высоко вы поднимете образец с таким количеством энергии. Или проверьте, насколько быстро может двигаться образец, с помощью этого калькулятора кинетической энергии.

Что такое удельная теплоемкость при постоянном объеме?

Удельная теплоемкость — это количество тепла или энергии, необходимое для изменения одной единицы массы вещества постоянного объема на 1 ° C .Формула: Cv = Q / (ΔT ⨉ m) .

Какова формула удельной теплоемкости?

Формула для удельной теплоемкости C вещества с массой м равна C = Q / (м ⨉ ΔT) . Где Q — добавленная энергия, а ΔT — изменение температуры. Удельная теплоемкость во время различных процессов, таких как постоянный объем Cv и постоянное давление Cp , связаны друг с другом отношением удельной теплоемкости ɣ = Cp / Cv или газовой постоянной R = ЦП - ЦВ .

В каких единицах указывается удельная теплоемкость?

Удельная теплоемкость измеряется в Дж / кг K или Дж / кг C , поскольку это тепло или энергия, необходимая во время процесса постоянного объема для изменения температуры вещества с единичной массой на 1 ° C или 1 ° K. .

Какое значение удельной теплоемкости воды?

Удельная теплоемкость воды составляет 4179 Дж / кг K , количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 градус Кельвина.

Какие британские единицы измерения удельной теплоемкости?

Удельная теплоемкость измеряется в БТЕ / фунт ° F в британских единицах и в Дж / кг K в единицах СИ.

Какова удельная теплоемкость меди?

Удельная теплоемкость меди 385 Дж / кг K . Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 100 г меди на 5 ° C, то есть Q = m x Cp x ΔT = 0,1 * 385 * 5 = 192,5 Дж.

Какова удельная теплоемкость алюминия?

Удельная теплоемкость алюминия 897 Дж / кг K .Это значение почти в 2,3 раза больше теплоемкости меди. Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 500 г алюминия на 5 ° C, то есть Q = m x Cp x ΔT = 0,5 * 897 * 5 = 2242,5 Дж.

Какова удельная теплоемкость воды? Как это особенное?

Если вы когда-нибудь гуляли по пляжу в солнечный день и окунали пальцы ног в воду, чтобы охладить их после горячего песка, вы воспользовались удельной теплотой воды.

Как бы это ни звучало, удельная теплоемкость не относится к точной температуре чего-либо.Это более широкая научная концепция, связанная с энергией, необходимой для нагрева вещества. Как вы могли заметить из примера, не все вещества нагреваются с одинаковой скоростью — отсюда разные температуры песка и воды.

Удельная теплоемкость воды — одна из самых интересных ее характеристик. В этой статье мы расскажем, что такое удельная теплоемкость, какое уравнение вы используете, чтобы найти удельную теплоемкость, и почему удельная теплоемкость воды такая высокая.

Плита, кастрюля, вода и пар имеют разную удельную теплоемкость.

Что такое удельная теплоемкость?

Удельная теплоемкость — это мера теплоемкости или того, сколько тепла может хранить материал при изменении температуры. Высокая теплоемкость означает, что вещество может поглощать много тепла, прежде чем регистрировать изменение температуры — подумайте о том, сколько времени требуется, чтобы кастрюля нагрелась на ощупь на плите, по сравнению с тем, как долго вода внутри тепло. Это означает, что вода имеет более высокую теплоемкость — она ​​может накапливать больше тепла до того, как изменится температура.

Удельная теплоемкость означает точное количество тепла, необходимое для того, чтобы сделать одну единицу массы вещества на один градус теплее. Возвращаясь к нашему примеру, удельная теплоемкость будет точно определять, сколько тепла требуется, чтобы сделать одну единицу воды, например, одну чашку, на один градус теплее.

Поскольку тепло на самом деле является мерой передачи энергии, точнее будет сказать, что удельная теплоемкость на самом деле представляет собой указание того, сколько энергии вещество может поглотить до изменения температуры на один градус.

Удельная теплоемкость обычно измеряется в Джоулях и килоджоулях на один грамм массы, а градус Цельсия является мерой температуры. Можно использовать килограммы и градусы Фаренгейта, но они встречаются реже.

На удельную теплоемкость вещества могут влиять температура и давление, поэтому теплоемкость обычно определяется при постоянных температуре и давлении, обычно 25 градусов Цельсия.

Что такое уравнение для удельной теплоемкости?

Уравнение для расчета теплоемкости:

$$ Q = s × m × ΔT $$

$ Q $ представляет количество тепла, $ s $ — удельную теплоемкость ($ {\ Joules} / {\ gram * ° \ Celsius} $), m — массу вещества в граммах, а $ ΔT $ — наблюдаемое изменение по температуре.

Различные виды воды, например морская, могут иметь разную удельную теплоемкость.

Какова удельная теплоемкость воды?

Некоторые вещества нагреваются быстро, а другие — медленно. Вода — одна из последних — она ​​имеет высокую удельную теплоемкость, потому что для повышения температуры требуется больше энергии.

Вода имеет удельную теплоемкость 4182 Дж / кг ° C. Поскольку вода является таким важным и распространенным веществом, у нас даже есть особый способ определить количество энергии, необходимое для того, чтобы поднять один грамм воды на один градус Цельсия — калорийность.Это отличается от калорий, о которых мы говорим в пище. Такая калория эквивалентна 1000 калорий, поэтому калории, связанные с едой, также иногда называют килокалориями или ккал.

Удельная теплоемкость воды немного выше, чем у многих других обычных веществ. Например, удельная теплоемкость железа составляет 449 Дж / кг ° C, песка 830 Дж / кг ° C и древесины дуба 2400 Дж / кг ° C.

Это потому, что вода, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода, электроотрицательна.Электроотрицательный атом с большей вероятностью притянет к себе электроны, потому что одна сторона атома будет иметь частично положительный заряд, а другая — частично отрицательный. Противоположно заряженные стороны естественно притягиваются друг к другу, образуя более слабую водородную связь. Вот почему вода может течь мимо самой себя, но также и связываться друг с другом — она ​​постоянно образует и разрывает эти связи.

Эти связи также объясняют высокую удельную теплоемкость жидкой воды. Любая энергия, направляемая на нагрев воды, распределяется между разрывом связей и нагревом воды.Из-за этого для нагрева воды требуется больше энергии, чем для других веществ.

Например, если вы находитесь на пляже в солнечный день, вы заметите, что песок часто бывает довольно горячим, но вода всегда кажется прохладной, даже на мелководье. Это потому, что песок имеет более низкую удельную теплоемкость — для повышения температуры на один градус требуется меньше энергии. Поскольку вода обладает высокой теплоемкостью, для повышения температуры на один градус требуется больше энергии.Солнце излучает более или менее постоянную энергию, которая быстрее нагревает песок, а воду — медленнее.

Песок имеет гораздо меньшую удельную теплоемкость, чем вода, поэтому он так быстро нагревается!

Таблица удельной теплоемкости

Если вы еще не знакомы с джоулями и калориями, эти числа могут показаться немного абстрактными. Взгляните на эту таблицу, чтобы ознакомиться с некоторыми общими значениями удельной теплоты в соответствии с джоулями и калориями, и сравните их с тем, что вы знаете о том, как эти вещества нагреваются!

Что дальше?

Готовы получить больше научных знаний о воде? Узнайте все о водопоглощающих соединениях (соответствующих названиях гидратов) и плотности воды.

Если удельная теплоемкость воды заставила вас всех загореться химией, то химия AP может быть для вас! Ознакомьтесь с этой программой AP по химии, чтобы узнать больше о том, какие темы будут охвачены.

Или, может быть, вы уже изучаете химию и ищете советы и рекомендации, как сдать экзамен. Прочтите это руководство к экзамену AP по химии, чтобы получить все, что вам нужно знать!

Если вы не совсем готовы к экзамену, но вам нужно немного поднять свой курс химии AP, это руководство по изучению химии AP может быть именно тем, что вы ищете.

Расчет удельной теплоемкости | Химия для неосновных

• Выполните расчет удельной теплоемкости.

Обладает ли вода высокой способностью поглощать тепло?

Да. В автомобильном радиаторе он служит для охлаждения двигателя, по сравнению с которым он работал бы в противном случае. (На картинке выше радиатор — это черный объект слева.) Когда вода циркулирует в двигателе, она поглощает тепло от блока цилиндров. Когда вода проходит через радиатор, охлаждающий вентилятор и воздействие внешней среды позволяют воде немного остыть, прежде чем она снова пройдет через двигатель.

Расчет удельной теплоемкости

Удельную теплоемкость вещества можно использовать для расчета изменения температуры, которому подвергнется данное вещество при нагревании или охлаждении. Уравнение, связывающее тепло с удельной теплотой, массой и изменением температуры, показано ниже.

Поглощаемое или выделяемое тепло измеряется в джоулях. Масса измеряется в граммах. Изменение температуры определяется выражением, где — конечная температура, а — начальная температура.

Пример задачи: расчет удельной теплоемкости

Кусок металлического кадмия массой 15,0 г поглощает 134 Дж тепла при повышении температуры с 24,0 ° C до 62,7 ° C. Рассчитайте удельную теплоемкость кадмия.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .

Известно

• тепла = = 134 Дж
• масса = = 15,0 г

Неизвестно

Уравнение теплоемкости может быть преобразовано в решение для удельной теплоемкости.

Шаг 2: Решите .

Шаг 3. Подумайте о своем результате .

Удельная теплоемкость кадмия, металла, довольно близка к удельной теплоемкости других металлов. Результат состоит из трех значащих цифр.

Поскольку известны самые конкретные значения теплоемкости, их можно использовать для определения конечной температуры, достигаемой веществом при его нагревании или охлаждении. Предположим, что образец воды весом 60,0 г при 23,52 ° C был охлажден за счет отвода 813 Дж тепла.Изменение температуры можно рассчитать с помощью уравнения теплоемкости.

Поскольку вода охлаждалась, температура снижается. Конечная температура:

Сводка

• Проиллюстрированы расчеты удельной теплоемкости.

Практика

Решите задачи по ссылке ниже:

http://www.sciencebugz.com/chemistry/chprbspheat.htm

Обзор

Вопросы

1. У разных материалов разная теплоемкость?
2. Как масса влияет на поглощаемое тепло?
3. Если мы знаем удельную теплоемкость материала, можем ли мы определить, сколько тепла выделяется при заданном наборе обстоятельств?

• удельная теплоемкость: Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C.

Удельная теплоемкость и вода

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды •

Удельная теплоемкость воды частично отвечает за мягкий климат вдоль юго-западного побережья Англии. Есть пляжи, как на пляже Порткресса в Силли, где растут тропические растения.

Кредит: Викимедиа

Удельная теплоемкость определяется количеством тепла, которое необходимо для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 градус Цельсия (° C).Вода имеет высокую удельную теплоемкость, а это означает, что для повышения температуры воды требуется больше энергии по сравнению с другими веществами. Вот почему вода важна для промышленности и в радиаторе вашего автомобиля в качестве охлаждающей жидкости. Высокая удельная теплоемкость воды также помогает регулировать скорость изменения температуры воздуха, поэтому изменение температуры между сезонами происходит постепенно, а не внезапно, особенно вблизи океанов.

Эта же концепция может быть расширена до мирового масштаба. Океаны и озера помогают регулировать диапазоны температур, с которыми сталкиваются миллиарды людей в своих городах.Вода, окружающая город или близлежащая к нему, нагревается и остывает дольше, чем суша, поэтому в городах около океанов, как правило, меньше изменений и меньше экстремальных температур, чем в городах внутри страны. Это свойство воды — одна из причин, по которой штаты на побережье и в центре Соединенных Штатов могут так сильно различаться в температурных режимах. В штате Среднего Запада, таком как Небраска, будут более холодные зимы и более жаркое лето, чем в Орегоне, который находится на более высоких широтах, но расположен рядом с Тихим океаном.

Если вы оставите ведро с водой на солнце летом, оно наверняка станет теплым, но недостаточно горячим, чтобы сварить яйцо. Но если в августе вы пройдете босиком по черному асфальту улицы в южной части Соединенных Штатов, вы обожжете себе ноги. Если в августовский день уронить яйцо на металл капота моей машины, получится яичница. Металлы имеют гораздо более низкую удельную теплоемкость, чем вода. Если вы когда-либо держались за иглу и вставляли другой конец в огонь, вы знаете, как быстро игла нагревается и как быстро тепло передается по длине иглы к вашему пальцу.Не так с водой.

Почему важна теплоемкость

Кредит: LENA15 | pixabay.com

Высокая удельная теплоемкость воды во многом определяет экстремальные условия окружающей среды. Например, рыбы в этом пруду счастливы, потому что удельная теплоемкость воды в пруду означает, что температура воды будет оставаться примерно одинаковой днем ​​и ночью. Им не нужно беспокоиться о том, чтобы включить кондиционер или надеть шерстяные перчатки.(Кроме того, для счастливых рыбок посетите нашу страницу Растворенный кислород .)

К счастью для меня, тебя и рыб в пруду справа, вода имеет более высокую удельную теплоемкость, чем многие другие вещества. Одно из самых важных свойств воды — это то, что для ее нагрева требуется много энергии. Точнее, вода должна поглотить 4 184 джоулей тепла (1 калория), чтобы температура одного килограмма воды повысилась на 1 ° C. Для сравнения: чтобы поднять 1 килограмм меди на 1 ° C, требуется всего 385 джоулей тепла.

Если вы хотите узнать больше об удельной теплоемкости воды на молекулярном уровне, посмотрите это видео об удельной теплоемкости воды от Khan Academy.

Вода — удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость (C) — это количество тепла, необходимое для изменения температуры единицы массы вещества на один градус.

При расчете массового и объемного расхода в системах водяного отопления при более высоких температурах следует скорректировать удельную теплоемкость в соответствии с рисунками и таблицами ниже.

Удельная теплоемкость дается при различных температурах (° C и ° F) и давлении водонасыщения (что для практического использования дает тот же результат, что и атмосферное давление при температурах <100 ° C (212 ° F)).

• I удельная теплоемкость сохора (C _v ) для воды в закрытой системе с постоянным объемом , (= изоволюметрическая или изометрическая ).
• Изобарическая теплоемкость (C _p ) для воды в системе с постоянным давлением (ΔP = 0).

Онлайн-калькулятор удельной теплоемкости воды

Калькулятор, представленный ниже, можно использовать для расчета удельной теплоемкости жидкой воды при постоянном объеме или постоянном давлении и заданных температурах.
Удельная мощность на выходе выражается в кДж / (кмоль * K), кДж / (кг * K), кВтч / (кг * K), ккал / (кг K), Btu (IT) / (моль * ° R). и британские тепловые единицы (IT) / (фунт _м * ° R)

Примечание! Температура должна быть в пределах 0–370 ° C, 32–700 ° F, 273–645 K и 492–1160 ° R, чтобы получить допустимые значения.

См. Вода и тяжелая вода — термодинамические свойства.
См. Также другие свойства Вода при изменяющейся температуре и давлении : Точки кипения при высоком давлении, Точки кипения при вакуумном давлении, Плотность и удельный вес, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации , pK _w , нормальной и тяжелой воды, температуры плавления при высоком давлении, число Прандтля, свойства в условиях равновесия газ-жидкость, давление насыщения, удельный вес, удельный объем, теплопроводность, температуропроводность и давление пара в газожидкостном состоянии. равновесие,
, а также Удельная теплоемкость воздуха — при постоянном давлении и переменной температуре, воздух — при постоянной температуре и переменном давлении, аммиак, бутан, диоксид углерода, монооксид углерода, этан, этанол, этилен, водород, метан, метанол , Азот, кислород и пропан.

Удельная теплоемкость для жидкой воды при температурах от 0 до 360 ° C:

Для полного стола с изобарической удельной теплоемкостью — поверните экран!

9027 9027 0,001165

0,001132

0,9987

Удельная теплоемкость жидкой воды при Iso при температурах от 9 до 6 бар Тепло — поворот экрана!

0 F

1.005

82

9027 9027