Питома теплоємність речовини

Кількістю теплоти називають кількісну міру зміни внутрішньої енергії тіла при теплообміні (або теплопередачі).

Кількість теплоти — це енергія, яку тіло віддає при теплообміні (без здійснення роботи).

Кількість теплоти, як і енергія, вимірюється в джоулях (Дж).

Питома теплоємність речовини.

Теплоємність — це кількість теплоти, що поглинається тілом при нагріванні на 1 градус.

Теплоємність тіла позначається великою латинською літерою С.

Від чого залежить теплоємність тіла? Перш за все, від його маси. Ясно, що для нагріву, наприклад, 1 кілограма води буде потрібно більше тепла, ніж для нагріву 200 грамів.

А від роду речовини? Проробимо дослід. Візьмемо два однакових судини і, наливши в один з них воду масою 400 г, а в іншій — рослинне масло масою 400 г, почнемо їх нагрівати за допомогою однакових пальників. Спостерігаючи за показаннями термометрів, ми побачимо, що масло нагрівається швидке. Щоб нагріти воду і масло до однієї і тієї ж температури, воду слід нагрівати довше. Але чим довше ми нагріваємо воду, тим більша кількість теплоти вона отримує від пальника.

Таким чином, для нагрівання однієї і тієї ж маси різних речовин до однакової температури потрібна різна кількість теплоти.

Кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла і, отже, його теплоємність залежать від роду речовини, з якого складається тіло.

Так, наприклад, щоб збільшити на 1С температуру води масою 1 кг, потрібна кількість теплоти, що дорівнює 4200 Дж, а для нагрівання на 1°. З такої ж маси соняшникової олії необхідно кількість теплоти, що дорівнює 1700 Дж.

Фізична величина, що показує, яка кількість теплоти потрібна для нагрівання 1 кг речовини на 1ºс, називається питомою теплоємністю цієї речовини.

У кожної речовини своя питома теплоємність, яка позначається латинською буквою с і вимірюється в джоулях на кілограм-градус (Дж/(кг ·°С)).

Питома теплоємність однієї і тієї ж речовини в різних агрегатних станах (твердому, рідкому та газоподібному) різна.

Наприклад, питома теплоємність води дорівнює 4200 Дж/(кг · ºС), а питома теплоємність льоду 2100 Дж/(кг · °С); алюміній у твердому стані має питому теплоємність, рівну 920 Дж/(кг – °С), а в рідкому — 1080 Дж/(кг – °С).

Зауважимо, що вода має дуже велику питому теплоємність. Тому вода в морях і океанах, нагріваючись влітку, поглинає з повітря велику кількість тепла. Завдяки цьому в тих місцях, які розташовані поблизу великих водойм, літо не буває таким спекотним, як в місцях, віддалених від води.

З вищевикладеного ясно, що кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла, залежить від роду речовини, з якої складається тіло (тобто його питомої теплоємності), і від маси тіла. Ясно також, що кількість теплоти залежить від того, на скільки градусів ми збираємося збільшити температуру тіла.

Отже, щоб визначити кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла або виділяється їм при охолодженні, потрібно питому теплоємність тіла помножити на його масу і на різницю між його кінцевої і початкової температурами:

Q = cm (t2-t1)

де

  • Q — кількість теплоти;
  • c — питома теплоємність;
  • m — маса тіла;
  • t1 — початкова температура;
  • t2 — кінцева температура.

При нагріванні тіла t2 > t1 і, отже, Q > 0. При охолодженні тіла t2  < t1 і, отже, Q < 0.

У випадку, якщо відома теплоємність всього тіла, Q визначається за формулою:

Q = C (t2 – t1).

Посилання на основну публікацію