Ciepło właściwe
Ciepło właściwe jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg masy ciała o jedną jednostkę temperatury (1 K lub 1°C).
Aby obliczyć ciepło właściwe stosujemy wzór:
gdzie:
- \(c_w\) - ciepło właściwe,
- \(Q\) - ilość ciepła dostarczanego do układu (ciała),
- \(m\) - masa,
- \(\Delta T\) - przyrost temperatury.
Jednostką ciepła właściwego jest J/(kg·K).
Ciepło właściwe jest wielkością fizyczną, która charakteryzuje daną substancję i zależy wyłącznie od jej struktury chemicznej. Nie ma przy tym znaczenia ani kształt, ani rozmiar ciała. To tak zwana stała materiałowa.
Wzór na ciepło właściwe w zapisie różniczkowym:
\(c_w=\frac{1}{m}(\frac{dQ}{dT})\)
Tablice
Poniższe tablice zawierają wartości ciepła właściwego dla wybranych substancji
Ciepło właściwe substancji stałych
Substancja | Ciepło właściwe [J/(kg·K)] |
---|---|
lód (0°C) | 2097 |
uran | 116 |
ołów | 128 |
złoto | 129 |
platyna | 133 |
cyna | 228 |
srebro | 235,7 |
miedź | 384,6 |
żelazo | 449 |
diament | 509 |
granit | 670 |
krzem | 705 |
szkło kwarcowe | 740 |
piasek | 800 |
cegła | 850 |
sól kamienna | 864 |
aluminium | 900 |
styropian | 1200 |
sacharoza | 1247 |
drewno | 1500 |
lit | 3582 |
Ciepło właściwe cieczy
Substancja | Ciepło właściwe [J/(kg·K)] |
---|---|
woda (0°C) | 4221 |
woda (10°C) | 4193 |
woda (25°C) | 4175 |
woda (100°C) | 4212 |
rtęć | 139,5 |
benzyna | 2100 |
gliceryna | 2400 |
etanol | 2442 |
olej parafinowy | 2200 |
chloroform | 974 |
Ciepło właściwe gazów
Substancja | Ciepło właściwe [J/(kg·K)] |
---|---|
powietrze | 1008 |
chlor | 478,5 |
dwutlenek węgla | 843,8 |
azot | 1039,6 |
para wodna (100°C) | 2044 |
amoniak | 2092 |
hel | 5192,6 |
wodór | 14303 |
Zadanie 1
Ile należy dostarczyć ciepła 200 g wody, aby jej temperatura wzrosła z 10°C do 60°C? Należy przyjąć, że ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/(kg·K).
Dane:
- \(m = 200 g = 0,2 kg\)
- \(\Delta T=T_2-T_1=60°C-10°C=50°C=50°K\) (przyrosty temperatur w skali Celsjusza i bezwzględnej są takie same)
- \(c_w= 4200 J/(kg\cdot K)\)
Szukane: \(Q=?\)
Przekształcamy wzór na ciepło właściwe:
\(c_w=\frac{Q}{m\cdot \Delta T}/\cdot m\cdot \Delta T\)
\( Q=c_wm\Delta T\)
Podstawiamy dane i obliczamy ilość ciepła:
\(Q = 4200 J/(kg\cdot K) \cdot 0,2 kg \cdot50°K = 42 000 J = 42 kJ\)
Ciekawostki
Ciepło właściwe jest niczym innym, tylko pojemnością cieplną odniesioną do masy substancji.
Pytania
O czym informuje nas ciepło właściwe?
Ciepło właściwie informuje nas o tym, ile energii trzeba dostarczyć ciału na jednostkę masy, by go ogrzać o jednostkę temperatury.
Jak wyznaczyć ciepło właściwe wody?
Ciepło właściwe wody można wyznaczyć za pomocą czajnika elektrycznego, stopera, termometru oraz wagi lub zlewki. Kolejno:
- Mierzymy masę wody \(m\) w kg.
- Mierzymy temperaturę początkową wody \(T_{pocz}\)
- Odczytujemy moc czajnika z tabliczki znamionowej \(P\). Ilość dostarczonego ciepła obliczymy ze wzoru \(Q=W=Pt\), gdzie \(t\) oznacza czas dostarczania ciepła.
- Włączamy czajnik z odmierzoną ilością wody i włączamy jednocześnie stoper.
- W chwili zagotowania się wody wyłączamy stoper i odczytujemy czas \(t\) w sekundach.
- Obliczamy ciepło właściwe wody ze wzoru:
\(c_w=\frac{P\cdot t}{m\cdot (100^\circ C-T_{pocz})}\)
© medianauka.pl, 2021-04-10, A-4012
Data aktualizacji artykułu: 2025-04-23