ความจุความร้อนจำเพาะระบุในฟิสิกส์อย่างไร ความร้อนจำเพาะ

คุณคิดว่าอะไรจะร้อนเร็วกว่าบนเตา: น้ำหนึ่งลิตรในกระทะหรือในกระทะนั้นหนัก 1 กิโลกรัม มวลของวัตถุเท่ากัน สันนิษฐานได้ว่าความร้อนจะเกิดขึ้นในอัตราเดียวกัน

แต่นั่นไม่เป็นเช่นนั้น! คุณสามารถทำการทดลองได้ โดยวางกระทะเปล่าบนกองไฟสักครู่ แต่อย่าให้ไหม้ และจำไว้ว่าหม้อร้อนแค่ไหน แล้วเทลงในกระทะโดยให้มีน้ำหนักเท่ากันกับน้ำหนักของกระทะ ตามทฤษฎีแล้ว น้ำควรร้อนถึงอุณหภูมิเดียวกับกระทะเปล่าโดยใช้เวลาเพียงครึ่งเดียว เวลานานขึ้นเนื่องจากในกรณีนี้ทั้งคู่จะร้อนขึ้น - ทั้งน้ำและกระทะ

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคุณจะรอนานกว่านี้ถึงสามเท่า คุณก็จะมั่นใจได้ว่าน้ำจะยังคงร้อนน้อยลง จะใช้เวลาน้ำนานกว่าเกือบสิบเท่าเพื่อให้ได้อุณหภูมิเดียวกันกับกระทะที่มีน้ำหนักเท่ากัน ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? อะไรป้องกันไม่ให้น้ำร้อนขึ้น? เหตุใดเราจึงต้องเสียน้ำร้อนที่ใช้แก๊สเพิ่มเมื่อปรุงอาหาร? เพราะมันมีอยู่จริง ปริมาณทางกายภาพ, เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะสาร

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร

ค่านี้แสดงปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังร่างกายที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม เพื่อให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส วัดเป็น J/(กก. * ˚С) ค่านี้มีอยู่ไม่ใช่เพราะความตั้งใจของตัวเอง แต่เป็นเพราะความแตกต่างในคุณสมบัติของสารต่างๆ

ความร้อนจำเพาะของน้ำสูงกว่าความร้อนจำเพาะของเหล็กประมาณสิบเท่า ดังนั้นกระทะจะร้อนขึ้นสิบเท่า เร็วกว่าน้ำในนั้น สงสัยว่าความจุความร้อนจำเพาะของน้ำแข็งคือครึ่งหนึ่งของน้ำ ดังนั้นน้ำแข็งจะร้อนเร็วกว่าน้ำถึงสองเท่า น้ำแข็งละลายง่ายกว่าการให้น้ำร้อน ถึงแม้จะฟังดูแปลกแต่ก็เป็นข้อเท็จจริง

การคำนวณปริมาณความร้อน

ความจุความร้อนจำเพาะถูกกำหนดโดยตัวอักษร คและ ใช้ในสูตรคำนวณปริมาณความร้อน:

ถาม = ค*ม*(t2 - t1)

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน
c - ความจุความร้อนจำเพาะ
ม. - น้ำหนักตัว
t2 และ t1 คืออุณหภูมิร่างกายสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น ตามลำดับ

สูตรความจุความร้อนจำเพาะ: ค = คิว / ม*(t2 - t1)

คุณยังสามารถแสดงจากสูตรนี้:

• m = Q / c*(t2-t1) - น้ำหนักตัว
• t1 = t2 - (Q / c*m) - อุณหภูมิร่างกายเริ่มต้น
• t2 = t1 + (Q / c*m) - อุณหภูมิร่างกายสุดท้าย
• Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - ความแตกต่างของอุณหภูมิ (เดลต้า t)

แล้วความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซล่ะ?ทุกอย่างสับสนมากขึ้นที่นี่ ด้วยของแข็งและของเหลวสถานการณ์จะง่ายขึ้นมาก ความจุความร้อนจำเพาะของมันคือค่าคงที่ ทราบ และคำนวณได้ง่าย สำหรับความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซ ค่านี้จะแตกต่างกันมากในสถานการณ์ที่ต่างกัน มาดูอากาศเป็นตัวอย่าง ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ความชื้น และความดันบรรยากาศ

ในเวลาเดียวกันเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาตรของก๊าซจะเพิ่มขึ้น และเราจำเป็นต้องป้อนค่าอื่น - ปริมาตรคงที่หรือแปรผัน ซึ่งจะส่งผลต่อความจุความร้อนด้วย ดังนั้นเมื่อคำนวณปริมาณความร้อนสำหรับอากาศและก๊าซอื่น ๆ จะใช้กราฟพิเศษของความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซขึ้นอยู่กับปัจจัยและเงื่อนไขต่างๆ

ปรากฏการณ์ฟิสิกส์และความร้อนเป็นส่วนที่ค่อนข้างครอบคลุมซึ่งมีการศึกษาอย่างละเอียด หลักสูตรของโรงเรียน- ไม่ใช่สถานที่สุดท้ายในทฤษฎีนี้ที่มอบให้กับปริมาณเฉพาะ อย่างแรกคือความจุความร้อนจำเพาะ

อย่างไรก็ตาม มักจะให้ความสนใจไม่เพียงพอกับการตีความคำว่า "เฉพาะเจาะจง" นักเรียนเพียงจำไว้ว่ามันเป็นที่ได้รับ มันหมายความว่าอะไร?

หากคุณดูในพจนานุกรมของ Ozhegov คุณจะอ่านได้ว่าปริมาณดังกล่าวถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วน นอกจากนี้ยังสามารถทำได้โดยสัมพันธ์กับมวล ปริมาตร หรือพลังงานอีกด้วย ปริมาณทั้งหมดนี้จะต้องเท่ากับหนึ่ง ความจุความร้อนจำเพาะสัมพันธ์กับข้อใด

ถึงผลคูณของมวลและอุณหภูมิ นอกจากนี้ค่าของพวกเขาจะต้องเท่ากับหนึ่ง นั่นคือตัวหารจะมีเลข 1 แต่มิติจะรวมกิโลกรัมและองศาเซลเซียส สิ่งนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อกำหนดคำจำกัดความของความจุความร้อนจำเพาะซึ่งระบุไว้ด้านล่างนี้เล็กน้อย มีสูตรที่ชัดเจนว่าปริมาณทั้งสองนี้อยู่ในตัวส่วนด้วย

มันคืออะไร?

ความจุความร้อนจำเพาะของสารจะถูกนำเสนอในขณะที่พิจารณาสถานการณ์ที่มีความร้อน หากไม่มีสิ่งนี้ ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะทราบได้ว่ากระบวนการนี้จะต้องใช้ความร้อน (หรือพลังงาน) เท่าใด และยังคำนวณค่าของมันเมื่อร่างกายเย็นลงอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ปริมาณความร้อนทั้งสองนี้มีค่าเท่ากันในโมดูลัส แต่พวกเขามี สัญญาณที่แตกต่างกัน- ดังนั้น ในกรณีแรกจะเป็นบวก เนื่องจากพลังงานจำเป็นต้องถูกใช้ไปและถูกถ่ายโอนไปยังร่างกาย สถานการณ์การทำความเย็นครั้งที่สองให้ จำนวนลบเพราะความร้อนถูกปล่อยออกมาและ พลังงานภายในร่างกายลดลง

ปริมาณทางกายภาพนี้แสดงด้วยตัวอักษรละติน c หมายถึงความร้อนจำนวนหนึ่งที่ต้องทำให้สารหนึ่งกิโลกรัมร้อนขึ้นหนึ่งองศา ในหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน ระดับนี้เป็นระดับเซลเซียส

จะนับได้อย่างไร?

หากคุณต้องการทราบว่าความจุความร้อนจำเพาะเป็นเท่าใด สูตรจะมีลักษณะดังนี้:

c = Q / (m * (t 2 - t 1)) โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน m คือมวลของสาร t 2 คืออุณหภูมิที่ร่างกายได้รับจากการแลกเปลี่ยนความร้อน t 1 คืออุณหภูมิตั้งต้นของสาร นี่คือสูตรหมายเลข 1

จากสูตรนี้ หน่วยวัดปริมาณนี้ในระบบหน่วยสากล (SI) จะกลายเป็น J/(kg*°С)

จะหาปริมาณอื่นจากความเท่าเทียมกันนี้ได้อย่างไร?

ประการแรกคือปริมาณความร้อน สูตรจะมีลักษณะดังนี้: Q = c * m * (t 2 - t 1) จำเป็นต้องทดแทนค่าในหน่วย SI เท่านั้น นั่นก็คือ มวลเป็นกิโลกรัม อุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส นี่คือสูตรหมายเลข 2

ประการที่สอง มวลของสารที่ทำให้เย็นลงหรือร้อนขึ้น สูตรจะเป็น: m = Q / (c * (t 2 - t 1)) นี่คือสูตรหมายเลข 3

ประการที่สาม การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m) เครื่องหมาย "Δ" อ่านว่า "เดลต้า" และแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณ ในกรณีนี้คืออุณหภูมิ สูตรหมายเลข 4

ประการที่สี่ อุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิสุดท้ายของสาร สูตรที่ใช้สำหรับการให้ความร้อนแก่สารมีลักษณะดังนี้: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m) สูตรเหล่านี้คือหมายเลข 5 และ 6 หากปัญหาเกี่ยวกับการทำให้สารเย็นลง สูตรคือ: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . สูตรเหล่านี้คือหมายเลข 7 และ 8

มันมีความหมายอะไรได้บ้าง?

ได้มีการทดลองแล้วว่ามีค่าอะไรบ้างสำหรับสารเฉพาะแต่ละชนิด ดังนั้นจึงมีการสร้างตารางความจุความร้อนจำเพาะพิเศษขึ้น โดยส่วนใหญ่แล้วจะให้ข้อมูลที่ถูกต้องภายใต้สภาวะปกติ

งานในห้องปฏิบัติการเกี่ยวข้องกับการวัดความจุความร้อนจำเพาะอย่างไร

ในหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียนกำหนดไว้สำหรับ แข็ง- นอกจากนี้ความจุความร้อนยังคำนวณโดยการเปรียบเทียบกับที่ทราบ วิธีที่ง่ายที่สุดคือใช้น้ำ

ในระหว่างการทำงานจำเป็นต้องวัดอุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำและของแข็งที่ให้ความร้อน จากนั้นลดลงในของเหลวแล้วรอสมดุลความร้อน การทดลองทั้งหมดดำเนินการโดยใช้เครื่องวัดความร้อน ดังนั้นจึงอาจละเลยการสูญเสียพลังงานได้

จากนั้นคุณต้องเขียนสูตรปริมาณความร้อนที่น้ำได้รับเมื่อถูกความร้อนจากของแข็ง สำนวนที่สองอธิบายถึงพลังงานที่ร่างกายปล่อยออกมาเมื่อเย็นลง สองค่านี้เท่ากัน ด้วยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ ยังคงต้องหาความจุความร้อนจำเพาะของสารที่ประกอบขึ้นเป็นของแข็ง

ส่วนใหญ่มักเสนอให้เปรียบเทียบกับค่าตารางเพื่อพยายามเดาว่าร่างกายที่ทำการศึกษานั้นทำมาจากสารอะไร

ภารกิจที่ 1

เงื่อนไข.อุณหภูมิของโลหะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 20 ถึง 24 องศาเซลเซียส ในเวลาเดียวกันพลังงานภายในเพิ่มขึ้น 152 J ความร้อนจำเพาะของโลหะจะเป็นเท่าใดหากมวลของมันคือ 100 กรัม?

สารละลาย.หากต้องการค้นหาคำตอบคุณจะต้องใช้สูตรที่เขียนไว้ใต้ข้อ 1 มีปริมาณทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการคำนวณ ก่อนอื่นคุณต้องแปลงมวลเป็นกิโลกรัม ไม่เช่นนั้นคำตอบจะผิด เพราะปริมาณทั้งหมดจะต้องเป็นปริมาณที่ยอมรับใน SI

มี 1,000 กรัมในหนึ่งกิโลกรัม ซึ่งหมายความว่า 100 กรัมต้องหารด้วย 1,000 คุณจะได้ 0.1 กิโลกรัม

การทดแทนปริมาณทั้งหมดจะได้นิพจน์ต่อไปนี้: c = 152 / (0.1 * (24 - 20)) การคำนวณไม่ยากโดยเฉพาะ ผลลัพธ์ของการกระทำทั้งหมดคือหมายเลข 380

คำตอบ: s = 380 J/(กก. * ºС)

ปัญหาหมายเลข 2

เงื่อนไข.กำหนดอุณหภูมิสุดท้ายที่น้ำที่มีปริมาตร 5 ลิตรจะเย็นลงหากนำไปที่อุณหภูมิ 100 ºСและแยกออกเป็น สิ่งแวดล้อมความร้อน 1,680 กิโลจูล

สารละลาย.เริ่มต้นด้วยการให้พลังงานในหน่วยที่ไม่ใช่ระบบ ต้องแปลงกิโลจูลเป็นจูล: 1680 kJ = 1680000 J

หากต้องการค้นหาคำตอบคุณต้องใช้สูตรหมายเลข 8 อย่างไรก็ตาม มีมวลปรากฏขึ้นและไม่ทราบปัญหาในปัญหา แต่ให้ปริมาตรของของเหลวมา ซึ่งหมายความว่าเราสามารถใช้สูตรที่เรียกว่า m = ρ * V ความหนาแน่นของน้ำคือ 1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร แต่ที่นี่จะต้องเปลี่ยนปริมาตรเข้าไป ลูกบาศก์เมตร- หากต้องการแปลงเป็นลิตร คุณต้องหารด้วย 1,000 ดังนั้นปริมาตรน้ำคือ 0.005 ลบ.ม.

การแทนค่าลงในสูตรมวลจะได้นิพจน์ต่อไปนี้: 1,000 * 0.005 = 5 กก. คุณจะต้องค้นหาความจุความร้อนจำเพาะในตาราง ตอนนี้คุณสามารถไปยังสูตร 8: t 2 = 100 + (1680000/4200 * 5)

การกระทำแรกคือการคูณ: 4200 * 5 ผลลัพธ์คือ 21000 อย่างที่สองคือการหาร 1680000: 21000 = 80 ตัวสุดท้ายคือการลบ: 100 - 80 = 20

คำตอบ.เสื้อ 2 = 20 ºС

ปัญหาหมายเลข 3

เงื่อนไข.มีบีกเกอร์น้ำหนัก 100 กรัม เทน้ำ 50 กรัมลงไป อุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำที่มีแก้วคือ 0 องศาเซลเซียส ต้องใช้ความร้อนเท่าไหร่ถึงจะต้มน้ำได้?

สารละลาย.จุดเริ่มต้นที่ดีคือการแนะนำสัญลักษณ์ที่เหมาะสม ปล่อยให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับกระจกมีดัชนี 1 และสำหรับน้ำ - ดัชนี 2 ในตาราง คุณต้องค้นหาความจุความร้อนจำเพาะ บีกเกอร์ทำจากแก้วสำหรับห้องปฏิบัติการ ดังนั้นค่า c 1 = 840 J/ (kg * ºC) ข้อมูลน้ำคือ: c 2 = 4200 J/ (kg * ºС)

มวลมีหน่วยเป็นกรัม คุณต้องแปลงเป็นกิโลกรัม มวลของสารเหล่านี้จะถูกกำหนดดังนี้ m 1 = 0.1 กก., m 2 = 0.05 กก.

กำหนดอุณหภูมิเริ่มต้น: t 1 = 0 ºС เป็นที่รู้กันว่าค่าสุดท้ายนั้นสอดคล้องกับจุดที่น้ำเดือด นี่คือ t 2 = 100 ºС

เนื่องจากแก้วร้อนขึ้นพร้อมกับน้ำ ปริมาณความร้อนที่ต้องการจึงเท่ากับผลรวมของสอง อันแรกซึ่งจำเป็นสำหรับการทำความร้อนกระจก (Q 1) และอันที่สองซึ่งใช้ในการทำความร้อนน้ำ (Q 2) คุณจะต้องมีสูตรที่สองเพื่อแสดงออก จะต้องเขียนลงไปสองครั้งด้วยดัชนีที่แตกต่างกัน จากนั้นจึงสรุปผล

ปรากฎว่า Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1) สามารถนำปัจจัยร่วม (t 2 - t 1) ออกจากวงเล็บเพื่อให้คำนวณได้ง่ายขึ้น จากนั้นสูตรที่จะต้องคำนวณปริมาณความร้อนจะอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1) ตอนนี้คุณสามารถทดแทนปริมาณที่ทราบในปัญหาแล้วคำนวณผลลัพธ์ได้

ถาม = (840 * 0.1 + 4200 * 0.05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (เจ)

คำตอบ.ถาม = 29400 J = 29.4 กิโลจูล

ปริมาณพลังงานที่ต้องจ่ายให้กับสาร 1 กรัมเพื่อให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1°C ตามคำนิยาม เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 กรัมขึ้น 1°C จำเป็นต้องมี 4.18 J ด้านสิ่งแวดล้อม พจนานุกรมสารานุกรม.… … พจนานุกรมนิเวศวิทยา

ความร้อนจำเพาะ- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อเรื่องพลังงานโดยทั่วไป ความร้อนจำเพาะของ ENSH ...

ความร้อนจำเพาะ- ทางกายภาพ ปริมาณที่วัดจากปริมาณความร้อนที่ต้องทำให้สาร 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1 K (ซม.) หน่วย SI ของความจุความร้อนจำเพาะ (ซม.) ต่อกิโลกรัมเคลวิน (J กก.∙K)) ... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

ความร้อนจำเพาะ- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. ความจุความร้อนต่อมวลหน่วย ความจุความร้อนมวล ความจุความร้อนจำเพาะ vok ไอเกนแวร์เม่, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. ความจุความร้อนมวล, f;… … Fizikos terminų žodynas

ดูความจุความร้อน... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ความร้อนจำเพาะ- ความร้อนจำเพาะ... พจนานุกรมคำพ้องความหมายทางเคมี I

ความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซ- - หัวข้อ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ EN ความร้อนจำเพาะของก๊าซ ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมัน- - หัวข้อ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ EN ความร้อนจำเพาะของน้ำมัน ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ความจุความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไป ความร้อนจำเพาะของ EN ที่ความดันคงที่cpความร้อนจำเพาะความดันคงที่ ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ความจุความร้อนจำเพาะที่ปริมาตรคงที่- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ พลังงานโดยทั่วไป ความร้อนจำเพาะของ EN ที่ปริมาตรคงที่ ความร้อนจำเพาะของปริมาตรคงที่Cv ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

หนังสือ

• พื้นฐานทางกายภาพและทางธรณีวิทยาของการศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำในขอบเขตอันไกลโพ้นโดย V.V. Trushkin โดยทั่วไปแล้วหนังสือเล่มนี้อุทิศให้กับกฎการควบคุมอุณหภูมิตนเองด้วยตัวเจ้าภาพซึ่งค้นพบโดยผู้เขียนในปี 1991 ที่ จุดเริ่มต้นของหนังสือ ทบทวนภาวะความรู้ปัญหาการเคลื่อนไหวลึก...

ความร้อนจำเพาะ

ความจุความร้อนของร่างกายระบุด้วยอักษรละตินตัวพิมพ์ใหญ่ กับ.

ความจุความร้อนของร่างกายขึ้นอยู่กับอะไร? ก่อนอื่นจากมวลของมัน เห็นได้ชัดว่าการให้ความร้อน เช่น น้ำ 1 กิโลกรัม จะต้องใช้ความร้อนมากกว่าการให้ความร้อน 200 กรัม

แล้วชนิดของสารล่ะ? มาทำการทดลองกัน ลองใช้ภาชนะที่เหมือนกันสองใบแล้วเทน้ำที่มีน้ำหนัก 400 กรัมลงในหนึ่งในนั้นและอีกอันใส่น้ำมันพืชที่มีน้ำหนัก 400 กรัมเราจะเริ่มให้ความร้อนโดยใช้หัวเผาที่เหมือนกัน จากการสังเกตการอ่านค่าเทอร์โมมิเตอร์ เราจะเห็นว่าน้ำมันร้อนเร็วขึ้น หากต้องการให้น้ำร้อนและน้ำมันมีอุณหภูมิเท่ากัน จะต้องทำให้น้ำร้อนนานขึ้น แต่ยิ่งเราให้น้ำร้อนนานเท่าไรก็ยิ่งได้รับความร้อนจากเตามากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นปริมาณความร้อนที่แตกต่างกันจึงจำเป็นในการให้ความร้อนแก่สารต่าง ๆ ที่มีมวลเท่ากันจนถึงอุณหภูมิเดียวกัน ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกาย ดังนั้น ความจุความร้อนของมันจึงขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ร่างกายประกอบขึ้น

ตัวอย่างเช่น ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมขึ้น 1 °C จำเป็นต้องใช้ปริมาณความร้อนเท่ากับ 4200 J และเพื่อให้ความร้อนแก่มวลเดียวกันขึ้น 1 °C น้ำมันดอกทานตะวันปริมาณความร้อนที่ต้องการคือ 1,700 J

ปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้สาร 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1 °C เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสารนี้

สารแต่ละชนิดมีความจุความร้อนจำเพาะของตัวเอง ซึ่งแสดงด้วยตัวอักษรละติน c และมีหน่วยวัดเป็นจูลต่อกิโลกรัม (J/(kg K))

ความจุความร้อนจำเพาะของสารชนิดเดียวกันในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน (ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ) จะแตกต่างกัน เช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4200เจ/(กก. เคลวิน) และความจุความร้อนจำเพาะของน้ำแข็งเจ/(กก. เคลวิน) - อลูมิเนียมที่อยู่ในสถานะของแข็งมีความจุความร้อนจำเพาะ 920 J/(kg K) และในของเหลว - J/(kg K)

โปรดทราบว่าน้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูงมาก ดังนั้นน้ำในทะเลและมหาสมุทรที่ร้อนขึ้นในฤดูร้อนจึงดูดซับความร้อนจำนวนมากจากอากาศ ด้วยเหตุนี้ ในสถานที่ที่อยู่ใกล้แหล่งน้ำขนาดใหญ่ ฤดูร้อนจึงไม่ร้อนเท่ากับในสถานที่ห่างไกลจากน้ำ

ความจุความร้อนจำเพาะของของแข็ง

ตารางแสดงค่าเฉลี่ยความจุความร้อนจำเพาะของสารในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0 ถึง 10°C (เว้นแต่จะระบุอุณหภูมิอื่นไว้)

ความจุความร้อนจำเพาะของของเหลว

ความจุความร้อนจำเพาะของโลหะและโลหะผสม

ความจุความร้อนจำเพาะของโลหะหลอมเหลวและโลหะผสมเหลว

ความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซและไอระเหย

ที่ความดันบรรยากาศปกติ

น้ำเป็นหนึ่งในที่สุด สารมหัศจรรย์- แม้จะมีการใช้อย่างแพร่หลายและแพร่หลาย แต่ก็ยังคงเป็นความลึกลับที่แท้จริงของธรรมชาติ เนื่องจากน้ำเป็นหนึ่งในสารประกอบออกซิเจน ดูเหมือนว่าน้ำควรมีลักษณะที่ต่ำมาก เช่น การแช่แข็ง ความร้อนของการระเหย เป็นต้น แต่สิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น ความจุความร้อนของน้ำเพียงอย่างเดียวนั้นสูงมากถึงแม้จะมีทุกอย่างก็ตาม

น้ำสามารถดูดซับความร้อนจำนวนมหาศาลได้ในขณะที่แทบไม่ร้อนขึ้น - นี่คือคุณสมบัติทางกายภาพ น้ำมีค่าสูงกว่าความจุความร้อนของทรายประมาณห้าเท่า และสูงกว่าความจุความร้อนของเหล็กประมาณสิบเท่า ดังนั้นน้ำจึงเป็นสารหล่อเย็นตามธรรมชาติ ความสามารถในการสะสมพลังงานจำนวนมากช่วยให้สามารถลดความผันผวนของอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกและควบคุมระบบการระบายความร้อนทั่วโลกได้ และสิ่งนี้จะเกิดขึ้นโดยไม่คำนึงถึงช่วงเวลาของปี

คุณสมบัติพิเศษของน้ำช่วยให้สามารถใช้เป็นสารหล่อเย็นในอุตสาหกรรมและที่บ้านได้ นอกจากนี้น้ำยังเป็นวัตถุดิบที่หาได้ทั่วไปและมีราคาค่อนข้างถูกอีกด้วย

ความจุความร้อนหมายถึงอะไร? ดังที่ทราบจากหลักสูตรอุณหพลศาสตร์ การถ่ายเทความร้อนมักเกิดขึ้นจากวัตถุที่ร้อนไปสู่วัตถุที่เย็น ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่ง และอุณหภูมิของวัตถุทั้งสองซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของสถานะนั้น แสดงให้เห็นทิศทางของการแลกเปลี่ยนนี้ ในกระบวนการของตัวโลหะที่มีน้ำที่มีมวลเท่ากันที่อุณหภูมิเริ่มต้นเท่ากัน โลหะจะเปลี่ยนอุณหภูมิมากกว่าน้ำหลายเท่า

หากเรายึดถือหลักการพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ - ของวัตถุทั้งสอง (แยกออกจากกัน) ในระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อน วัตถุหนึ่งจะปล่อยออกมาและอีกวัตถุหนึ่งจะได้รับความร้อนในปริมาณที่เท่ากัน จะเห็นได้ชัดว่าโลหะและน้ำมีความร้อนที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ความจุ

ดังนั้นความจุความร้อนของน้ำ (เช่นเดียวกับสารใดๆ) จึงเป็นตัวบ่งชี้ที่แสดงถึงความสามารถ ของสารนี้ให้ (หรือรับ) บางสิ่งบางอย่างเมื่อทำความเย็น (ร้อน) ต่ออุณหภูมิหน่วย

ความจุความร้อนจำเพาะของสารคือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนหน่วยของสารนี้ (1 กิโลกรัม) ขึ้น 1 องศา

ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับโดยร่างกายจะเท่ากับผลคูณของความจุความร้อนจำเพาะ มวล และอุณหภูมิที่ต่างกัน มันวัดเป็นแคลอรี่ หนึ่งแคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาพอดี สำหรับการเปรียบเทียบ: ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศคือ 0.24 cal/g ∙°C อะลูมิเนียม - 0.22 เหล็ก - 0.11 ปรอท - 0.03

ความจุความร้อนของน้ำไม่คงที่ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 0 ถึง 40 องศา อุณหภูมิจะลดลงเล็กน้อย (จาก 1.0074 เป็น 0.9980) ในขณะที่สารอื่น ๆ คุณลักษณะนี้จะเพิ่มขึ้นในระหว่างการทำความร้อน นอกจากนี้ยังสามารถลดลงได้ด้วยแรงกดดันที่เพิ่มขึ้น (ที่ระดับความลึก)

ดังที่คุณทราบ น้ำมีสามอย่าง สถานะของการรวมตัว- ของเหลว ของแข็ง (น้ำแข็ง) และก๊าซ (ไอน้ำ) ในขณะเดียวกัน ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำแข็งก็ต่ำกว่าน้ำประมาณ 2 เท่า นี่คือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างน้ำกับสารอื่นๆ ซึ่งความจุความร้อนจำเพาะซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงในสถานะของแข็งและสถานะหลอมเหลว ความลับคืออะไร?

ความจริงก็คือน้ำแข็งมีโครงสร้างผลึกซึ่งไม่ยุบตัวทันทีเมื่อถูกความร้อน น้ำประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็งขนาดเล็กที่ประกอบด้วยโมเลกุลหลายโมเลกุลที่เรียกว่าส่วนร่วม เมื่อน้ำร้อน ส่วนหนึ่งจะถูกใช้เพื่อทำลายพันธะไฮโดรเจนในรูปแบบเหล่านี้ สิ่งนี้อธิบายถึงความจุความร้อนที่สูงผิดปกติของน้ำ พันธะระหว่างโมเลกุลจะถูกทำลายอย่างสมบูรณ์เมื่อน้ำเปลี่ยนเป็นไอน้ำเท่านั้น

ความจุความร้อนจำเพาะที่อุณหภูมิ 100° C แทบไม่ต่างจากความจุน้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0° C นี่เป็นการยืนยันความถูกต้องอีกครั้ง คำอธิบายนี้- ความจุความร้อนของไอน้ำ เช่นเดียวกับความจุความร้อนของน้ำแข็ง ปัจจุบันได้รับการศึกษาได้ดีกว่าน้ำมาก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถบรรลุฉันทามติได้