Удельная теплоёмкость
Материал из свободной энциклопедии
Молекулы имеют внутреннюю структуру, образованную атомами, которые могут совершать колебания внутри молекул. Кинетическая энергия, запасённая в этих колебаниях, отвечает не только за температуру вещества, но и за его теплоемкость.
Уде́льная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.[1].
В Международной системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость измеряется в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К)[2]. Иногда используются и внесистемные единицы: калория/(кг·°C) и т. д.
Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами c или С, часто с индексами.
На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении (CP) и при постоянном объёме (CV), вообще говоря, различны.
Формула расчёта удельной теплоёмкости:
- где c — удельная теплоёмкость,
- Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении),
- m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества,
- ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.
Удельная теплоёмкость может зависеть (и в принципе, строго говоря, всегда, более или менее сильно, зависит) от температуры, поэтому более корректной является следующая формула с малыми (формально бесконечно малыми)
и
:
Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ
Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении (Cp).
Таблица I: Стандартные значения удельной теплоёмкости
Вещество
|
Агрегатное состояние
|
Удельная теплоёмкость, кДж/(кг·K)
|
Водород |
газ |
14,304[3]
|
Аммиак |
газ |
4,359—5,475
|
Гелий |
газ |
5,193[3]
|
Вода (300 К, 27 °C) |
жидкость |
4,1806[4]
|
Сусло пивное |
жидкость |
3,927
|
Литий |
твёрдое тело |
3,582[3]
|
Этанол |
жидкость |
2,438[5]
|
Лёд (273 К, 0 °C) |
твёрдое тело |
2,11[6]
|
Водяной пар (373 К, 100 °C) |
газ |
2,0784[4]
|
Нефтяные масла |
жидкость |
1,670—2,010
|
Бериллий |
твёрдое тело |
1,825[3]
|
Азот |
газ |
1,040[3]
|
Воздух (100 % влажность) |
газ |
1,030
|
Воздух (сухой, 300 К, 27 °C) |
газ |
1,007[7]
|
Кислород (O2) |
газ |
0,918[3]
|
Алюминий |
твёрдое тело |
0,897[3]
|
Графит |
твёрдое тело |
0,709[3]
|
Стекло кварцевое |
твёрдое тело |
0,703
|
Чугун |
твёрдое тело |
0,540
|
Алмаз |
твёрдое тело |
0,502
|
Сталь |
твёрдое тело |
0,462
|
Железо |
твёрдое тело |
0,449[3]
|
Медь |
твёрдое тело |
0,385[3]
|
Латунь |
твёрдое тело |
0,370
|
Молибден |
твёрдое тело |
0,251[3]
|
Олово (белое) |
твёрдое тело |
0,227[3]
|
Ртуть |
жидкость |
0,140[3]
|
Вольфрам |
твёрдое тело |
0,132[3]
|
Свинец |
твёрдое тело |
0,130[3]
|
Золото |
твёрдое тело |
0,129[3]
|
Значения приведены для стандартных условий (T = +25 °C, P = 100 кПа), если это не оговорено особо.
|
Таблица II: Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов
Вещество
|
Удельная теплоёмкость кДж/(кг·K)
|
Древесина |
1,700
|
Гипс |
1,090
|
Асфальт |
0,920
|
Талькохлорит |
0,980
|
Бетон |
0,880
|
Мрамор, слюда |
0,880
|
Стекло оконное |
0,840
|
Кирпич керамический красный |
0,840 — 0,880[8]
|
Кирпич силикатный |
0,750 — 0,840[8]
|
Песок |
0,835
|
Почва |
0,800
|
Гранит |
0,790
|
Стекло кронглас |
0,670
|
Стекло флинт |
0,503
|
Сталь |
0,470
|
См. также
Примечания
- ↑ Для неоднородного (по химическому составу) образца удельная теплоемкость является дифференциальной характеристикой
, меняющейся от точки к точке. Зависит она в принципе и от температуры (хотя во многих случаях изменяется достаточно слабо при достаточно больших изменениях температуры), при этом строго говоря определяется - вслед за теплоёмкостью - как дифференциальная величина и по температурной оси, т.е. строго говоря следует рассматривать изменение температуры в определении удельной теплоёмкости не на один градус (тем более не на какую-то более крупную единицу температуры), а на малое
с соответствующим количеством переданной теплоты
. (См. далее основной текст)
- ↑ Кельвины (К) здесь можно заменять на градусы Цельсия (°C), поскольку эти температурные шкалы (абсолютная и шкала Цельсия) отличаются друг от друга лишь начальной точкой, но не величиной единицы измерения.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 4-135. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
- ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-2. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 15-17. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-12. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-17. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
- ↑ 1 2 http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/strojmaterialy/plotnost-i-teploemkost-kirpicha
Литература