Удельная теплоемкость воды калориях

Удельная теплоёмкость

АльтИнфоЮг

Альтернативная энергетика и информация

ЗДОРОВЬЕ И ДЕНЬГИ ЗДЕСЬ

Чтоб вы все были здоровы и богаты долгие годы. ЖМИ!

Удельная теплоёмкость вещества означает количество теплоты, необходимое для нагрева единицы веществ на один градус. Чаще всего за единицу вещества берётся масса в 1 кг. Реже используются единицы объёма, например, кубометр или литр. В химии при термохимических реакциях используется молярная теплоёмкость, когда за единицу вещества принимают моль. Удельная теплоёмкость заметно меняется при изменении температуры и в большей степени при изменении агрегатного состояния вещества, например, значения теплоёмкости воды будут разными в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. В приведённой таблице указывается также температура и агрегатное состояние вещества.

Удельная теплоёмкость материалов

Соотношение между единицами удельной теплоёмкости

Значения удельной теплоёмкости и соотношения между единицами измерений даны по книге «Справочник по физике и технике» А.С. Енохович.

Источник

Удельная теплоемкость воды

Удельная теплоемкость — это физическая величина, которая используется для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания вещества до определенной температуры. При понижении температуры значение этой величины применяется для оценки количества теплоты, которое выделится в процессе охлаждения, а удельные теплоемкости различных веществ могут иметь значения, отличающиеся в десятки раз. Повседневная жизнь человека в значительной степени зависит от качества воды и ее параметров, в ряду которых удельная теплоемкость воды занимает важное место.

Общее определение удельной теплоемкости

Напомним, что передача энергии от одного тела к другому без совершения работы называется теплопередачей или теплообменом. Теплообмен происходит, когда тела имеют разные температуры. Величина энергии, переданная телу в результате теплообмена, называется количеством теплоты Q. В соответствии с первым законом термодинамики количество теплоты Q равно изменению внутренней энергии тела ΔU:

$ Q = ΔU $ (1).

Следует помнить, что количество теплоты определяет только изменение внутренней энергии, а не его конкретное значение. Полная величина внутренней энергии — это сумма потенциальной энергии взаимодействия частиц, из которых состоит физическое тело, и кинетической энергии их беспорядочного движения.

Рис. 1. Что такое теплообмен и теплопередача

Изменение внутренней энергии пропорционально массе тела m и изменению температуры:

$ Q = ΔU = c*m* ΔT $ (2),

где: $ΔT = T_k — T_н$ -разница между конечной и начальной температурами.

Коэффициент пропорциональности c в формуле (2) называется удельной теплоемкостью вещества:

$ c = {Qover m* ΔT} $ (3).

В Международной системе СИ количество теплоты измеряется в джоулях, масса — в килограммах, а разница температур — в градусах Кельвина. Значит единица измерения удельной теплоемкости будет:

$ [c] ={ [1 Дж]over [1 кг]*[1^0 K] } $ (4).

Из формул (3), (4) следует, что величина удельной теплоемкости показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 кг вещества на 10K.

Раньше, до принятия в системе СИ в качестве единицы измерения энергии джоуля, использовалась специальная единица — калория (кал), равная количеству теплоты, которое нагревает 1 грамм воды на 1 градус Цельсия. Опытным путем определен, так называемый, механический эквивалент теплоты — соотношение между джоулем и калорией:

$ 1 кал = 4,2 Дж $

В настоящее время данную единицу используют при определении количества потребленной тепловой энергии в жилых домах и на предприятиях.

Значения удельных теплоемкостей для твердых, жидких и газообразных веществ определены с помощью физических измерений и сведены в справочные таблицы.

Рис. 2. Таблица значений удельной теплоемкости

Особенности удельной теплоемкости воды

Из приведенной таблицы видно, что у металлов значения теплоемкостей довольно низкие (например у свинца это 140 Дж/кг*0K), поэтому для нагрева металлических предметов требуются немного тепла. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*0K, что на много больше аналогичных металлических параметров. Исследования показали, что это одно из самых высоких значений среди жидких материалов.

В твердом агрегатном состоянии вода (лед) имеет в два раза меньшее значение удельной теплоемкости — 2100 Дж/кг*0K, а в газообразном состоянии (водяной пар) — 2200 Дж/кг*0K.

Табличные значения для удельных теплоемкостей приводятся, как правило, для фиксированных температур в диапазоне 20-250С (нормальная или комнатная температура). Это связано с тем, что величина удельной теплоемкости зависит от температуры, что характерно не только для воды, но и для других веществ. На приведенном ниже графике показана экспериментально полученная зависимость удельной теплоемкости воды при различных температурах. Видно, что 00С до 370С теплоемкость воды снижается, а затем снова растет. Точное определение удельной теплоемкости воды производится с помощью приборов, называемых калориметрами.

Рис. 3. График зависимости удельной теплоемкости воды от температуры

Обладание водой максимальной величиной удельной теплоемкости приводит к следующим полезным применениям в различных сферах человеческой деятельности:

• Использование воды в отопительных системах домов в качестве теплоносителя, который долго сохраняет тепло;
• Охлаждение водой металлических деталей, которые нагреваются в процессе механической обработки;
• Вода является одним из самых эффективных средств пожаротушения. Во время контакта с пламенем она превращаясь пар, отнимает большое количество теплоты у горящих материалов;
• Скорость тушения пламени дополнительно повышает водяной пар, который обволакивая горящий предмет, препятствует поступлению кислорода, без которого горение прекращается. Кстати, огонь эффективнее тушить горячей водой, так как у горячей воды образование пара произойдет быстрее;
• В районах проживания, расположенных рядом с большими водоемами (морем или океаном) летом не бывает слишком жарко, а зимы не очень холодные. В течение лета вода, нагреваясь, накапливает большое количество тепла. А зимой происходит медленное (из-за большой теплоемкости) остывание, что и является причиной мягкого зимнего климата приморских городов.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что величина удельной теплоемкости показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 кг вещества на 10K. Значение удельной теплоемкости воды равно 4200 Дж/кг*0K при нормальных температурах. Имеется температурная зависимость теплоемкости воды от температуры. Точные значения этой величины получены экспериментально и приведены в справочниках в виде таблиц и графиков.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• 

• Айана Капсаргина

  5/5

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 139.

Источник

Удельная теплоемкость воды, газов, паров и различных веществ (Таблица)

Удельная теплоёмкость (с) — это физическая величина, равная численно количеству теплоты, которое необходимо передать единице массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.

В системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость обозначается в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К).

Удельная теплоемкость расчитывается по следующей формуле:

где Q — количество теплоты, полученное веществом при нагревании,

m — масса нагреваемого или охлаждаемого вещества,

ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Удельная теплоемкость воды

Международный Комитет Мер и Весов принял в 1950 г. предложенные В. Дж. де Хаасом значения: cv = (15° С) = 4,1855дж/г · град С (соответствует значению, данному Бэрджем в 1941 г.); отсюда для ср(t °C) получается следующая формула:

Эта формула была дана Осборном, Стимсоном и Гиннингсом.

Во всех последующих таблицах значения с даны в единицах дж/г · град · С

Удельная теплоемкость тяжелой воды

Даны значения по отношению к обычной воде (ср — 1,000 при 20° С).

Удельная теплоемкость ртути

Ртуть имеет минимум удельной теплоемкости при 140° С.

Удельная теплоемкость газов и паров (таблица)

Значения при постоянном давлении относятся обычно к атмосферному давлению.

Удельные теплоемкости различных веществ — жидкости, сплавы (таблица)

В большинстве случаев значения удельных теплоемкостей, данные в таблице, следует рассматривать как средние приближенные величины.

Отношение удельных теплоемкостей Cp и Cv для газов и паров

γ — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме.

Для непосредственного определения γ обычно применяется метод, основанный на адиабатическом расширении газа; для этого можно, например, определять скорость звука в газах. Зная давление или температуру непосредственно после адиабатического расши­рения (метод Клемана и Дезорма и метод Луммера и Прингсхейма), y можно найти из уравнений:

или

_______________

Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.

Источник