ความจุความร้อนจำเพาะของสารมีหน่วยวัดเป็นข้อใด ความร้อนจำเพาะ

เด็กนักเรียนทุกคนต้องเผชิญกับแนวคิดเรื่อง "ความร้อนจำเพาะ" ในบทเรียนฟิสิกส์ คนส่วนใหญ่มักจะลืม คำจำกัดความของโรงเรียนและมักไม่เข้าใจความหมายเลย เทอมนี้. ใน มหาวิทยาลัยเทคนิคนักเรียนส่วนใหญ่จะต้องเผชิญหน้าไม่ช้าก็เร็ว ความจุความร้อนจำเพาะ. บางทีอาจเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาฟิสิกส์หรืออาจมีบางคนมีวินัยเช่น "วิศวกรรมความร้อน" หรือ "อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค" ในกรณีนี้คุณจะต้องจำไว้ หลักสูตรของโรงเรียน. ดังนั้นด้านล่างเราจะพิจารณาคำจำกัดความ ตัวอย่าง ความหมายของสารบางชนิด

คำนิยาม

ความร้อนจำเพาะคือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดลักษณะเฉพาะของความร้อนที่ต้องจ่ายหรือกำจัดออกจากหน่วยของสารเพื่อให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปหนึ่งองศา สิ่งสำคัญคือต้องยกเลิกว่าไม่สำคัญ ไม่ว่าจะเป็นองศาเซลเซียส เคลวิน และฟาเรนไฮต์ สิ่งสำคัญคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามหน่วย

ความจุความร้อนจำเพาะมีหน่วยวัดเป็นของตัวเอง - ในระบบหน่วยสากล (SI) - จูล หารด้วยผลคูณของกิโลกรัมและองศาเคลวิน, J/(kg K); หน่วยที่ไม่ใช่ระบบคืออัตราส่วนของแคลอรี่ต่อผลคูณของกิโลกรัมและองศาเซลเซียส cal/(kg °C) ค่านี้มักแสดงด้วยตัวอักษร c หรือ C บางครั้งมีการใช้ดัชนี ตัวอย่างเช่น ถ้าความดันคงที่ ดัชนีจะเป็น p และถ้าปริมาตรคงที่ ดัชนีจะเป็น v

ความหลากหลายของคำจำกัดความ

สามารถกำหนดคำจำกัดความของปริมาณทางกายภาพภายใต้การสนทนาได้หลายสูตร นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น คำจำกัดความที่ยอมรับได้ก็คือความจุความร้อนจำเพาะคืออัตราส่วนของความจุความร้อนของสารต่อมวลของสาร ในกรณีนี้จำเป็นต้องเข้าใจให้ชัดเจนว่า "ความจุความร้อน" คืออะไร ดังนั้น ความจุความร้อนคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับร่างกาย (สาร) หรือกำจัดออกเพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิทีละหนึ่ง ความจุความร้อนจำเพาะของมวลสารที่มากกว่ากิโลกรัมจะถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับค่าหน่วย

ตัวอย่างและความหมายบางส่วนของสารต่างๆ

มีการพิจารณาแล้วว่าค่านี้แตกต่างกันไปตามสารต่างๆ ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4.187 kJ/(kg K) ที่สุด ความสำคัญอย่างยิ่งของปริมาณทางกายภาพของไฮโดรเจนนี้คือ 14.300 kJ/(kg K) ปริมาณที่น้อยที่สุดสำหรับทองคำคือ 0.129 kJ/(kg K) หากคุณต้องการค่าสำหรับสารเฉพาะคุณต้องมีหนังสืออ้างอิงและค้นหาตารางที่เกี่ยวข้องและในนั้น - ค่าที่น่าสนใจ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีที่ทันสมัยช่วยให้คุณเร่งกระบวนการค้นหาได้อย่างมาก - บนโทรศัพท์ทุกเครื่องที่มีตัวเลือกในการเข้าสู่อินเทอร์เน็ตเพียงพิมพ์คำถามที่คุณสนใจในแถบค้นหาเริ่มค้นหาและค้นหาคำตอบตามผลลัพธ์ ในกรณีส่วนใหญ่ คุณจะต้องไปที่ลิงก์แรก อย่างไรก็ตามบางครั้งก็ไม่จำเป็นต้องไปที่อื่นเลย-ไป คำอธิบายสั้น ๆข้อมูลคำตอบของคำถามปรากฏให้เห็น

สารที่พบบ่อยที่สุดที่ต้องการความจุความร้อน รวมถึงความร้อนจำเพาะ ได้แก่:

• อากาศ (แห้ง) - 1.005 kJ/(kg · K)
• อลูมิเนียม - 0.930 กิโลจูล/(กก. · เคลวิน)
• ทองแดง - 0.385 kJ/(กก. · K)
• เอทานอล - 2.460 กิโลจูล/(กก. เคลวิน)
• เหล็ก - 0.444 กิโลจูล/(กก. · เคลวิน)
• ปรอท - 0.139 กิโลจูล/(กก. · เคลวิน)
• ออกซิเจน - 0.920 กิโลจูล/(กก. · เคลวิน)
• ไม้ - 1,700 กิโลจูล/(กก. · เคลวิน)
• ทราย - 0.835 กิโลจูล/(กก. · เค)

ความจุความร้อนจำเพาะเป็นคุณลักษณะของสาร นั่นคือมันแตกต่างกันไปตามสารต่างๆ นอกจากนี้สารเดียวกันแต่ต่างกัน สถานะของการรวมตัวมีความจุความร้อนจำเพาะต่างกัน ดังนั้นจึงถูกต้องที่จะพูดถึงความจุความร้อนจำเพาะของสาร (ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ ความจุความร้อนจำเพาะของทองคำ ความจุความร้อนจำเพาะของไม้ ฯลฯ)

ความจุความร้อนจำเพาะของสารชนิดใดชนิดหนึ่งจะแสดงว่าต้องถ่ายโอนความร้อน (Q) เท่าใดเพื่อให้สารนี้ร้อนขึ้น 1 กิโลกรัม 1 องศาเซลเซียส ความจุความร้อนจำเพาะแสดงด้วยตัวอักษรละติน c นั่นคือ c = Q/mt เมื่อพิจารณาว่า t และ m เท่ากับความสามัคคี (1 กิโลกรัมและ 1 °C) ดังนั้นความจุความร้อนจำเพาะจะเป็นตัวเลขเท่ากับปริมาณความร้อน

อย่างไรก็ตาม ความร้อนและความจุความร้อนจำเพาะมีหน่วยวัดต่างกัน ความร้อน (Q) ในระบบ Cu มีหน่วยวัดเป็น Joules (J) และความจุความร้อนจำเพาะมีหน่วยเป็นจูลหารด้วยกิโลกรัมคูณด้วยองศาเซลเซียส: J/(กก. °C)

ถ้าความจุความร้อนจำเพาะของสาร เช่น 390 J/(kg °C) หมายความว่าถ้าสารนี้ 1 กิโลกรัมถูกทำให้ร้อนขึ้น 1 °C สารนั้นจะดูดซับความร้อนได้ 390 J หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือการให้ความร้อนแก่สารนี้ 1 กิโลกรัมขึ้น 1 °C จะต้องถ่ายเทความร้อน 390 จูลลงไป หรือถ้าสารนี้ 1 กิโลกรัมเย็นลง 1 °C ก็จะปล่อยความร้อนออกมา 390 J

หากไม่ใช่ 1 แต่สาร 2 กิโลกรัมถูกทำให้ร้อนขึ้น 1 °C จะต้องถ่ายเทความร้อนเข้าไปเป็นสองเท่า จากตัวอย่างข้างต้น ค่านี้จะอยู่ที่ 780 J ซึ่งจะเกิดขึ้นเช่นเดียวกันหากสาร 1 กิโลกรัมถูกทำให้ร้อนขึ้น 2 °C

ความจุความร้อนจำเพาะของสารไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น หากน้ำของเหลวมีความจุความร้อนจำเพาะที่ 4,200 จูล/(กก. °C) ดังนั้น การให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 1 °C หรือน้ำที่ยี่สิบองศาหรือเก้าสิบองศาก็จะต้องใช้ความร้อน 4,200 จูลต่อ 1 กิโลกรัมเท่ากัน .

แต่น้ำแข็งมีความจุความร้อนจำเพาะที่แตกต่างจากน้ำของเหลวซึ่งน้อยกว่าเกือบสองเท่า อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ความร้อนขึ้น 1 °C จำเป็นต้องใช้ความร้อนในปริมาณเท่ากันต่อ 1 กิโลกรัม โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิเริ่มต้น

ความจุความร้อนจำเพาะไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของร่างกายซึ่งทำจาก ของสารนี้. เหล็กเส้นและเหล็กแผ่นที่มีมวลเท่ากันจะต้องใช้ความร้อนในปริมาณเท่ากันเพื่อให้ความร้อนตามจำนวนองศาที่เท่ากัน อีกประการหนึ่งคือควรละเลยการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม แผ่นมีพื้นที่ผิวใหญ่กว่าแท่ง ซึ่งหมายความว่าแผ่นจะระบายความร้อนได้มากกว่าและจะเย็นเร็วขึ้น แต่ใน เงื่อนไขในอุดมคติ(เมื่อละเลยการสูญเสียความร้อนได้) รูปร่างไม่สำคัญ ดังนั้นพวกเขาจึงกล่าวว่าความจุความร้อนจำเพาะเป็นคุณลักษณะของสาร แต่ไม่ใช่ร่างกาย

ดังนั้นความจุความร้อนจำเพาะของสารต่างๆ จึงแตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าหากให้สารต่างกันโดยมีมวลและอุณหภูมิเท่ากัน เพื่อให้ความร้อนแก่สารเหล่านั้นจนถึงอุณหภูมิที่ต่างกัน จะต้องถ่ายเทความร้อนในปริมาณที่แตกต่างกันออกไป ตัวอย่างเช่น ทองแดง 1 กิโลกรัมจะต้องใช้ความร้อนน้อยกว่าน้ำประมาณ 10 เท่า นั่นคือทองแดงมีความจุความร้อนจำเพาะซึ่งน้อยกว่าน้ำประมาณ 10 เท่า เราสามารถพูดได้ว่า “ทองแดงมีความร้อนน้อยกว่า”

ปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังร่างกายเพื่อให้ความร้อนจากอุณหภูมิหนึ่งไปยังอีกอุณหภูมิหนึ่ง หาได้จากสูตรต่อไปนี้:

Q = ซม.(t k – t n)

โดยที่ tk และ tn คืออุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น m คือมวลของสสาร c คือความจุความร้อนจำเพาะของสาร ความจุความร้อนจำเพาะมักจะนำมาจากตาราง จากสูตรนี้สามารถแสดงความจุความร้อนจำเพาะได้

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 เพราะพลังงานจะต้องถูกใช้ไปและถูกถ่ายโอนไปยังร่างกาย สถานการณ์การทำความเย็นครั้งที่สองให้ จำนวนลบเพราะความร้อนถูกปล่อยออกมาและ กำลังภายในร่างกายลดลง

นี้ถูกกำหนดไว้ ปริมาณทางกายภาพตัวอักษรละตินค 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 สูตรที่ 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 ส่วนใหญ่มักจะมีข้อมูลที่ถูกต้องภายใต้สภาวะปกติ

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.จุดเริ่มต้นที่ดีคือการแนะนำการกำหนดที่เหมาะสม 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 ปริมาณความร้อนที่ต้องการจึงเท่ากับผลรวมของทั้งสอง 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

ความร้อนจำเพาะ

ความจุความร้อนของร่างกายระบุด้วยอักษรละตินตัวพิมพ์ใหญ่ กับ.

ความจุความร้อนของร่างกายขึ้นอยู่กับอะไร? ก่อนอื่นจากมวลของมัน เห็นได้ชัดว่าการให้ความร้อน เช่น น้ำ 1 กิโลกรัม จะต้องใช้ความร้อนมากกว่าการให้ความร้อน 200 กรัม

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

ดังนั้นปริมาณความร้อนที่แตกต่างกันจึงจำเป็นในการให้ความร้อนแก่สารต่างชนิดที่มีมวลเท่ากันจนถึงอุณหภูมิเดียวกัน 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

คุณคิดว่าอะไรจะร้อนเร็วกว่าบนเตา: น้ำหนึ่งลิตรในกระทะหรือในกระทะนั้นหนัก 1 กิโลกรัม มวลของวัตถุเท่ากัน สันนิษฐานได้ว่าความร้อนจะเกิดขึ้นในอัตราเดียวกัน

แต่นั่นไม่เป็นเช่นนั้น! คุณสามารถทำการทดลองได้ โดยวางกระทะเปล่าบนกองไฟสักครู่ แต่อย่าให้ไหม้ และจำไว้ว่าหม้อร้อนแค่ไหน แล้วเทลงในกระทะโดยมีน้ำหนักเท่ากันกับน้ำหนักกระทะ ตามทฤษฎีแล้ว น้ำควรจะร้อนถึงอุณหภูมิเดียวกับกระทะเปล่าโดยใช้เวลาเพียงครึ่งเดียว เวลานานขึ้นเนื่องจากในกรณีนี้ทั้งคู่จะร้อนขึ้น - ทั้งน้ำและกระทะ

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคุณจะรอนานกว่านี้ถึงสามเท่า คุณก็จะมั่นใจได้ว่าน้ำจะยังคงร้อนน้อยลง จะใช้เวลาน้ำนานกว่าเกือบสิบเท่าเพื่อให้ได้อุณหภูมิเดียวกันกับกระทะที่มีน้ำหนักเท่ากัน ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? อะไรป้องกันไม่ให้น้ำร้อนขึ้น? เหตุใดเราจึงต้องเสียน้ำร้อนที่ใช้แก๊สเพิ่มเมื่อปรุงอาหาร? เนื่องจากมีปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสาร

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