Удельная теплоемкость стекла 840 дж кг с: расшифровка и применение

Примеры расчета

Рассмотрим несколько примеров расчета удельной теплоемкости вещества:

Пример 1:

Дано: масса вещества — 200 г, теплоемкость — 0.5 кДж/кг·°C, изменение температуры — 50 °C.

Необходимо найти количество тепла, поглощенного веществом.

Решение:

Количество тепла, поглощенного веществом, можно найти по формуле: Q = m·c·ΔT, где Q — количество тепла, m — масса вещества, c — удельная теплоемкость вещества, ΔT — изменение температуры.

Q = 200 г·0.5 кДж/кг·°C·50 °C = 5000 Дж.

Ответ: количество тепла, поглощенного веществом, равно 5000 Дж.

Пример 2:

Дано: масса вещества — 1000 г, теплоемкость — 0.2 кДж/кг·°C, количество поглощенного тепла — 100 кДж.

Необходимо найти изменение температуры вещества.

Решение:

Из формулы Q = m·c·ΔT следует, что ΔT = Q / (m·c).

ΔT = 100 кДж / (1000 г·0.2 кДж/кг·°C) = 0.5 °C.

Ответ: изменение температуры вещества равно 0.5 °C.

Пример 3:

Дано: количество поглощенного тепла — 250 кДж, теплоемкость — 0.1 кДж/кг·°C, изменение температуры — 30 °C.

Необходимо найти массу вещества.

Решение:

Из формулы Q = m·c·ΔT следует, что m = Q / (c·ΔT).

m = 250 кДж / (0.1 кДж/кг·°C·30 °C) = 833.33 г.

Ответ: масса вещества равна 833.33 г.

Пример расчета удельной теплоемкости жидкости

Рассмотрим пример расчета удельной теплоемкости жидкости. Предположим, что у нас есть 500 граммов воды, и мы хотим вычислить ее удельную теплоемкость.

Для расчета удельной теплоемкости воды, мы можем использовать следующую формулу:

Q = mcΔt

где Q — количество полученной или отданной теплоты, m — масса вещества (в данном случае — вода), c — удельная теплоемкость вещества, Δt — разница температур.

Предположим, что мы подогреваем воду от 20 градусов до 50 градусов. Разница температур будет равна 50 — 20 = 30 градусов.

Теперь нам нужно знать удельную теплоемкость воды. Удельная теплоемкость воды приближенно равна 4.18 Дж/г∙°C.

Подставив все известные значения в формулу, получим:

Q = (500 г) * (4.18 Дж/г∙°C) * (30 градусов) = 6270 Дж

Таким образом, удельная теплоемкость воды равна 4.18 Дж/г∙°C.

Приведенный пример показывает, как рассчитать удельную теплоемкость жидкости на конкретном примере. Эта информация может быть полезна при изучении физики и химии, а также при решении задач, связанных с теплопередачей вещества.

Пример расчета удельной теплоемкости твердого тела

Допустим, у нас есть твердое тело массой 0.5 кг и его температура составляет 25 градусов. Мы хотим узнать, сколько энергии нужно добавить, чтобы нагреть это тело до температуры 50 градусов.

Величина	Значение
Масса тела	0.5 кг
Начальная температура	25 градусов
Конечная температура	50 градусов

Для расчета нужно использовать следующую формулу:

Количество теплоты (Q) = масса (m) * удельная теплоемкость (c) * изменение температуры (ΔT)

Количество теплоты (Q) = 0.5 кг * c * (50 — 25)

Предположим, что удельная теплоемкость твердого тела составляет 500 J/(kg·°C). Тогда:

Количество теплоты (Q) = 0.5 кг * 500 J/(kg·°C) * 25

Таким образом, чтобы нагреть это твердое тело до температуры 50 градусов, необходимо добавить 6250 Дж энергии.

Расчеты удельной теплоемкости тела помогают понять, сколько энергии потребуется для его нагревания или охлаждения при изменении температуры.

Важность удельной теплоемкости в научных и промышленных приложениях

В научных и промышленных приложениях удельная теплоемкость имеет огромное значение. Она позволяет исследователям и инженерам более точно моделировать и прогнозировать поведение материалов в различных условиях.

Например, зная удельную теплоемкость определенного вещества, можно рассчитать количество тепла, необходимое для его нагревания или охлаждения до определенной температуры. Это полезно при проектировании систем отопления и охлаждения, а также при разработке новых материалов и технологий.

Удельная теплоемкость также важна в химической промышленности. Она позволяет определить оптимальные условия реакции и энергозатраты на производство. Зная удельную теплоемкость реагентов, можно рассчитать количество тепла, выделяющегося или поглощаемого при химической реакции. Это помогает оптимизировать процессы и повысить эффективность производства.

Кроме того, удельная теплоемкость играет важную роль в изучении термодинамики и энергетики. Она является одним из ключевых параметров, используемых при расчете энергетического баланса системы и анализе ее переноса тепла.

В общем, удельная теплоемкость является неотъемлемой частью многих научных и промышленных исследований и применений. Она позволяет более точно и эффективно работать с материалами и процессами, что способствует развитию науки и технологий в различных областях. Поэтому измерение и понимание удельной теплоемкости является важным аспектом для достижения прогресса в различных индустриях.

Примеры для тех или иных веществ

Путем экспериментов удалось выяснить, что показатель является различным для тех или иных веществ. Например, в отношении воды имеется показатель 4,187 кДж. Наибольшим он является у водорода. Для него установлено нормальное значение 14,300 кДж. Наименьшее оно у золота — 0,129 кДж.

Благодаря современным достижениям науки можно увеличить скорость обнаружения интересующих значений и свойств. Если раньше приходилось искать по справочнику соответствующую таблицу, то теперь на любом телефоне появилась опция для поиска через интернет. Наиболее примечательные вещества, теплоёмкость которых представляет интерес чаще всего это:

воздушные массы (идеальные и реальные газы) — 1,005 кДж;
металл алюминий — 0,930 кДж;
медь — 0,385 кДж.

Плотность стекла

В таблице представлены значения плотности стекол распространенных типов при температуре от 0 до 50°С в размерности кг/м 3 . Следует отметить, что плотность стекла находится в широком диапазоне — от 2180 до 8000 кг/м 3 и зависит от состава стекла, его температуры и режима термообработки.

К стеклам с низкой плотностью относятся: викор, кварцевое стекло, пирекс. Плотность обыкновенного оконного стекла составляет величину около 2500 кг/м 3 , что сравнимо с плотностью сплавов алюминия. К стеклам с высокой плотностью можно отнести стекла, содержащие оксиды тяжелых металлов. Например, стекла с большим содержанием (до 80%) оксидов бария BaO и свинца PbO, висмута, талия, вольфрама обладают плотностью около 8000 кг/м 3 — их удельный вес может превышать величину плотности стали.

Необходимо отметить, что плотность стекла зависит от температуры. При нагревании стекла его плотность снижается из-за увеличения объема за счет теплового расширения. В процессе нагрева плотность стекла снижается в среднем на 7,5 кг/м 3 на каждые 50 градусов температуры.

Термообработка также влияет на величину плотности стекла. В процессе закалки и отжига стекла изменяется его внутренняя структура. При закалке фиксируется состояние высокотемпературной структуры расплава, которая обладает большим объемом, чем структура стекла, подвергнутого длительному отжигу. В результате термообработки плотность закаленного стекла становиться ниже на 4-5%, по сравнению с отожженным.

Экспериментально определить плотность стекла или изделия из него можно с высокой точностью по методу пикнометра или с помощью гидростатических весов. Метод гидростатического взвешивания основан на законе Архимеда и сводится к определению объема вытесненной стеклом жидкости.

Вид стекла	Плотность стекла, кг/м 3	Вид стекла	Плотность стекла, кг/м 3
Алюмосиликатное (20% Al₂O₃)	2530	Натрий-кальцийсиликатное	2400-2550
Боросиликатное термостойкое	2200-2400	Обыкновенное	2400-2800
Викор	2180	Пирекс	2230-2250
Высокосвинцовое	5400-6200	Свинцовосиликатное (21% PbO)	2860
Кварцевое	2200	Флинтглас	3900-5900
Стекло оконное	2470	Хрусталь	2600-4000

В следующей таблице представлена плотность оптического бесцветного стекла обычных марок по ГОСТ 3514 при комнатной температуре.

Марка стекла	Плотность, кг/м 3	Марка стекла	Плотность, кг/м 3
ЛК3	2460	К14	2530
ЛК4	2330	К19	2620
ЛК6	2300	БК4	2760
ЛК7	2300	БК6	2860
ФК14	3390	БК8	2850
К8	2520	БК10	3120
БК13	3040	ТК2	3200
ТК4	3580	ТК8	3610
ТК12	3060	ТК13	3440
ТК14	3510	ТК16	3560
ТК17	3660	ТК20	3580
ТК21	3980	ТК23	3240
СТК3	3910	СТК7	4220
СТК9	4110	БФ11	3660
СТК12	3460	БФ12	3670
СТК19	4090	БФ13	3820
КФ4	2570	БФ16	4020
КФ6	2520	БФ21	3560
КФ7	2510	БФ24	3670
БФ1	2670	БФ25	3470
БФ6	3160	БФ28	3960
БФ7	3230	ТБФ4	4460
БФ8	3280	ЛФ5	3230
ЛФ9	2610	ЛФ10	2730
Ф1	3570	Ф4	3670
Ф6	3480	Ф9	2930
Ф13	3630	ТФ1	3860
ТФ2	4090	ТФ3	4460
ТФ4	4650	ТФ5	4770
ТФ7	4520	ТФ8	4230
ТФ10	5190	ОФ1	2560

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ[править | править код]

Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении (C_p).

Стандартные значения удельной теплоёмкости
Вещество	Агрегатное состояние	Удельная теплоёмкость, кДж/(кг·K)
Водород	газ	14,304
Аммиак	газ	4,359—5,475
Гелий	газ	5,193
Вода (300 К, 27 °C)	жидкость	4,1806
Литий	твёрдое тело	3,582
Этанол	жидкость	2,438
Лёд (273 К, 0 °C)	твёрдое тело	2,11
Водяной пар (373 К, 100 °C)	газ	2,0784
Нефтяные масла	жидкость	1,670—2,010
Бериллий	твёрдое тело	1,825
Азот	газ	1,040
Воздух (100 % влажность)	газ	1,030
Воздух (сухой, 300 К, 27 °C)	газ	1,007
Кислород (O₂)	газ	0,918
Алюминий	твёрдое тело	0,897
Графит	твёрдое тело	0,709
Стекло кварцевое	твёрдое тело	0,703
Чугун	твёрдое тело	0,554
Алмаз	твёрдое тело	0,502
Сталь	твёрдое тело	0,468
Железо	твёрдое тело	0,449
Медь	твёрдое тело	0,385
Латунь	твёрдое тело	~~0,920~~0,377
Молибден	твёрдое тело	0,251
Олово (белое)	твёрдое тело	0,227
Ртуть	жидкость	0,140
Вольфрам	твёрдое тело	0,132
Свинец	твёрдое тело	0,130
Золото	твёрдое тело	0,129
Значения приведены для стандартных условий (T = +25 °C, P = 100 кПа), если это не оговорено особо.

Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов
Вещество	Удельная теплоёмкостькДж/(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
Кирпич силикатный	0,750—0,840
Песок	0,835
Почва	0,800
Гранит	0,790
Стекло кронглас	0,670
Стекло флинт	0,503
Сталь	0,470

Зависимость от состояния вещества

Твёрдое состояние: в твёрдых телах молекулы или атомы находятся на достаточно близком расстоянии друг от друга и совершают колебания вокруг своих положений равновесия. Удельная теплоемкость твёрдых тел обычно меньше, чем у жидкостей и газов, так как колебания молекул затруднены.
Жидкое состояние: в жидкостях тепловое движение молекул приводит к их перемещению и свободному сосуществованию. Удельная теплоемкость жидкостей выше, чем у твёрдых тел, так как молекулы могут свободно передвигаться и вращаться.
Газообразное состояние: в газах молекулы находятся на большом расстоянии друг от друга и свободно движутся в пространстве. Удельная теплоемкость газов обычно выше, чем у жидкостей и твёрдых тел, так как молекулы газа могут перемещаться в объеме и взаимодействовать друг с другом.

Таким образом, состояние вещества существенно влияет на его удельную теплоемкость. Это обусловлено различными степенями свободы движения молекул в разных состояниях и взаимодействием между молекулами.

Виды теплоемкости

Существует несколько разновидностей теплоемкости. В практических целях чаще всего требуется рассчитать относительную, также известную, как удельную теплоемкость воды. Это количество тепла, извлеченное телом из внешней среды для увеличения его собственной температуры на 1 градус. Величину выражают в Кельвинах. Существует несколько подвидов удельной величины. Все они зависят от выражающей их единицы. Это могут быть физическая или молярная массы, объем. Так возникают:

массовая;
объемная;
молярная удельная теплоемкости.

При этом, 1 моль равен количеству вещества, содержащего 6 на 10 в 23 степени молекул.

Та или иная величины применяются и рассчитываются в зависимости от поставленной цели. В физике их обозначают по-разному:

массовую записывают латинской буквой С и выражают с помощью Джоулей на кг — Дж/кг*К;
объемную — С` (Дж/м3*К);
молярную — Сμ (Дж/моль*К).

При переходе воды из одного агрегатного состояния в другое (она может стать льдом или паром) удельная величина меняется. Интересно, что наиболее стабильной является теплоемкость воды, подогретой до 36-37 градусов. При подогреве от 0 до 37 градусов значение ее уменьшается, а после пересечения этого рубежа повышаться.

Теплофизические свойства фаянса

В таблице представлены теплофизические свойства фаянса при комнатной температуре. Свойства фаянса даны для следующих типов: глинистый, известковый фаянс, полевошпатовый фаянс: хозяйственный, санитарно-технический.

В таблице приведены следующие свойства фаянса:

плотность фаянса, кг/м 3 ;
пористость, %;
коэффициент теплового расширения (КТР), 1/град;
предел прочности на сжатие, кГ/см 2 ;
предел прочности на изгиб, кГ/см 2 ;
теплопроводность фаянса, Вт/(м·град).

Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др. Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
Стекло: Справочник. Под ред. Н. М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1973.
Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
Сентюрин Г. Г., Павлушкин Н. М. и др. Практикум по технологии стекла и ситаллов — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1970.
ГОСТ 13569-78 Стекло оптическое бесцветное Физико-химические характеристики. Основные параметры

Другие условия

Согласно 2 задаче, даётся энергия внесистемной единицы. Следует выявить температуру, при которой вода в количестве 5 л остынет, если её первоначально возьмут при температуре кипения. При этом она выделяет 1684 кДж тепла. Это количество переводится в джоули = 1680000 Дж.

Чтобы найти ответ, надо воспользоваться формулой, в которой используется масса. С другой стороны, в задаче она не приводится. Но несмотря на это, указан объем жидкости, соответственно, для нахождения критерия допустимо подставить уравнение с коэффициентами:

Плотность ее составляет 1000 кг на м3. Но надо подставлять объём в кубических метрах. Для перевода исходного значения надо поделить его на 1000. Получается число, равное 0,005 м3.

Производятся дальнейшие расчеты, и на выходе получается выражение:

В дальнейшем применяется формула:

Получается отметка, равная 20 ºС.

Другая задача: имеется стакан, в который налито 50 г воды. Сам он имеет массу 100 г. Температура жидкости первоначально имеет показатели 0°. Необходимо найти объем тепла, необходимого для доведения воды до кипения.

Для решения этой задачи надо ввести подходящие параметры. Можно дать условное обозначение характеристикам, которые касаются стакана, в виде единицы. Всё, что касается воды, обозначается индексом 2. Далее следует найти цифры, соответствующие теплоемкости, через таблицу. Если это тара, выполненная из лабораторного стекла, то у нее будут показатели с1 = 840 Дж/ (кг * ºС). Точный показатель для воды будет иметь вид:

Масса в этой задаче приводится в граммах. После перевода получаются показатели:

Начальная температура равна 0°. Необходимо найти параметры, соответствующие температуре кипения — 100°. Стакан нагревается одновременно с жидкостью, которая наполнена им. Поэтому начальное количество теплоты необходимо получить при складывании несколько показателей. Это параметр, получаемый при нагревании стекла, а второй показатель обнаруживается после нагрева воды. Составляется формула такого вида:

Сюда подставляются имеющееся значения, после чего она принимает следующий облик:

Теплопроводность стекла при различных температурах

В таблице представлены значения коэффициента теплопроводности стекол различной плотности в зависимости от температуры. Теплопроводность стекла приведена при отрицательной и положительной температуре — в интервале от 4 до 1140 К (-269…867°С).

Рассмотрены такие типы стекол, как: кварцевое стекло (плавленый кварц), крон (легкий ЛК5 и баритовой серии 100БК110), стекло боросиликатное (С38-1, С39-1, С47-1, пирекс), известково-натриевое, свинцово-тугоплавкое, фарфор, фаянс, флинт (тяжелый ТФ1 и баритовый БФ8), хрусталь с плотность 2600…2850 кг/м 3 .

Теплопроводность стекол различных типов при комнатной температуре лежит в диапазоне от 0,7 до 1,6 Вт/(м·град). Например, теплопроводность кварцевого стекла при комнатной температуре составляет величину 1,36 Вт/(м·град); теплопроводность хрусталя находится в пределах 0,88-0,91 Вт/(м·град); теплопроводность фарфора имеет величину 1,68 Вт/(м·град).

При низких отрицательных температурах стекло обладает теплопроводностью 0,13-0,4 Вт/(м·град). При увеличении температуры стекла его теплопроводность возрастает. При высоких температурах теплопроводность стекла увеличивается до значения 2-2,25 Вт/(м·град).

Примечание: Размерность теплопроводности в таблице Вт/(м·град), все образцы отожженые, теплопроводность стекол соответствует указанным в таблице температурам, возможна интерполяция данных.

Применение теплоемкости

Обычные люди редко пользуются понятием теплоемкости. Скорее всего, о нем они слышали только на школьных уроках физики. Те же, кто школу окончил давно и представить себе не могут, что давно позабытая физическая величина напрямую воздействует на их жизнь. От нее зависит, комфортными ли будут условия нашего существования

Дело в том, что теплоемкость является важной характеристикой:

на нее ссылаются при определении температуры горячей и холодной воды, поступающей по водопроводу в наши дома;
перед началом купального сезона соответствующие службы также определяют оптимальную температуру воды именно, на основе рассматриваемой величины;
ее учитывают при создании нагревающих или охлаждающих приборов (радиатор для обогрева, холодильник);
знание ее позволяет определить затраты на приготовление пищи в больших масштабах (в условиях ресторана, кафе, отеля).

Естественно, что обычные потребители, продавцы и повара в кафе, специальными расчетами не занимаются. За них это уже сделали инженеры, запрограммировав работу техники необходимым образом.

Расчет теплоемкости воды используют:

при наладке работы гидротурбин;
в производстве цементов;
в испытании характеристик сплава металла, из которого производят самолеты и железнодорожные поезда;
в строительстве;
при плавке;
в охлаждении.

Даже при исследовании космического пространства, применяют формулы, в которых задействуется рассматриваемая величина.

Факторы, влияющие на удельную теплоемкость стекла в пробирке

Удельная теплоемкость стекла в пробирке зависит от нескольких факторов, которые оказывают влияние на его теплофизические свойства. Рассмотрим основные из них:

1. Химический состав стекла: каждый вид стекла имеет свой уникальный химический состав, который определяет его теплоемкость. Например, боросиликатное стекло обладает более высокой теплоемкостью по сравнению с обычным стеклом из-за присутствия бора и кремния.

2. Содержание примесей: примеси, такие как оксиды металлов, могут также влиять на удельную теплоемкость стекла в пробирке. В зависимости от типа и концентрации примесей, теплоемкость может как увеличиваться, так и уменьшаться.

3. Структура стекла: структура стекла, а именно способ упаковки атомов в его кристаллической решетке, играет роль в его теплоемкости. Например, аморфное стекло имеет более высокую удельную теплоемкость, чем стекло с регулярной, кристаллической структурой.

Примеры удельной теплоемкости стекла в пробирке
Химический состав стекла
Удельная теплоемкость (Дж/(кг·К))

Боросиликатное стекло
840

Простое стекло
750

Лабораторное стекло
820

Важно отметить, что удельная теплоемкость стекла в пробирке может быть изменена различными методами, такими как добавление специальных примесей, изменение процесса выплавки и охлаждения, а также изменение структуры стекла. Знание этих факторов позволяет ученым и инженерам улучшать и оптимизировать свойства стекла в пробирке для конкретных приложений, таких как химические исследования, лабораторные испытания и производство лабораторной посуды

Знание этих факторов позволяет ученым и инженерам улучшать и оптимизировать свойства стекла в пробирке для конкретных приложений, таких как химические исследования, лабораторные испытания и производство лабораторной посуды.

Таблица удельной теплоемкости пищевых продуктов

В таблице приведены значения средней удельной теплоемкости пищевых продуктов (овощей, фруктов, мяса, рыбы, хлеба, вина и т. д.) в диапазоне температуры 5…20°С и нормальном атмосферном давлении.

Продукты	C, Дж/(кг·К)
Абрикосы	3770
Ананасы	3684
Апельсины	3730
Арбуз	3940
Баклажаны	3935
Брюква	3810
Ветчина	2140
Вино крепленое	3690
Вино сухое	3750
Виноград	3550
Вишня	3650
Говядина и баранина жирная	2930
Говядина и баранина маложирная	3520
Горох	3684
Грибы свежие	3894
Груши	3680
Дрожжи прессованные	1550…3516
Дыни	3850
Ежевика	3642
Земляника	3684
Зерно пшеничное	1465…1549
Кабачки	3900
Капуста	3940
Картофель	3430
Клубника	3810
Колбасы	1930…2810
Крыжовник	3890
Лимоны	3726
Лук	2638
Макароны не приготовленные	1662
Малина	3480
Мандарины	3770
Маргарин сливочный	2140…3182
Масло анисовое	1846
Масло мятное	2080
Масло сливочное	2890…3100
Масло сливочное топленое	2180
Мед	2300…2428
Молоко сухое	1715…2090
Морковь	3140
Мороженое (при -10С)	2175
Мука	1720
Огурцы	4060
Пастила	2090
Патока	2512…2700
Перец сладкий	3935
Печенье	2170
Помидоры	3980
Пряники	1800…1930
Редис	3970
Рыба жирная	2930
Рыба нежирная	3520
Салат зеленый	4061
Сало топленое	2510
Сахар кусковой	1340
Сахарный песок	720
Свекла	3340
Свинина жирная	260
Свинина нежирная	3010
Слива	3750
Сметана	3010
Смородина черная	3740
Сода	2256
Соль поваренная (2% влажности)	920
Спаржа	3935
Сыр жирный	2430
Творог	3180
Телятина жирная	3180
Телятина нежирная	3520
Тесто заварное	2910
Тыква	3977
Хлеб (корка)	1680
Хлеб (мякиш)	2800
Черешня	3770
Чернослив	3181
Чеснок	3140
Шоколад	2340…2970
Шпинат	3977
Яблоки	3760
Яйцо куриное	3180

Кроме таблиц удельной теплоемкости, вы также можете ознакомиться с подробнейшей таблицей плотности веществ и материалов, которая содержит данные по величине плотности более 500 веществ (металлов, пластика, резины, продуктов, стекла и др.).

Источник

Пример удельной теплоемкости

Предположим, что на 1 кг песка (c_s = 840 Дж / кг · K) первоначально при 20 градусах Цельсия, в то время как такое же количество тепловой энергии добавляется к смеси 0,5 кг песка и 0,5 кг воды, также первоначально при 20 C. Как конечная температура песка соотносится с конечной температурой смеси песка и воды?

Решение:Сначала решите тепловую формулу дляΔTчтобы получить:

\ Delta T = \ frac {Q} {mc}

Таким образом, для песка вы получите следующее изменение температуры:

\ Delta T = \ frac {10,000} {1 \ times 840} = 11,9 \ text {градусы}

Это дает конечную температуру 31,9 ° C.

Для смеси песка и воды все немного сложнее. Вы не можете просто разделить тепловую энергию поровну между водой и песком. Они смешаны вместе, поэтому они должны претерпеть одинаковое изменение температуры.

Хотя вы знаете общую тепловую энергию, вы сначала не знаете, сколько каждый из них получает. ПозволятьQ_sбыть количеством энергии тепла, которое получает песок иQ_шбыть количеством энергии, которое получает вода. Теперь воспользуйтесь тем, чтоQ = Q_s + Q_шполучить следующее:

Q = Q_s + Q_w = m_sc_s \ Delta T + m_wc_w \ Delta T = (m_sc_s + m_wc_w) \ Delta T

Теперь легко решить дляΔT:

\ Delta T = \ frac {Q} {m_sc_s + m_wc_w}

Затем вставка чисел дает:

\ Delta T = \ frac {10,000} {0,5 \ times 840 + 0,5 \ times 4,186} = 4 \ text {градусы}

Температура смеси повышается всего на 4 ° C, а конечная температура составляет 24 ° C, что значительно ниже, чем у чистого песка!

Определение термина

Физическая величина, характеризующая, сколько тепловой энергии требуется на единицу вещества, и есть удельная теплоемкость, или энтальпия. Также она позволяет определить, сколько тепла необходимо отвести от единицы того или иного соединения, чтобы изменить на 1 градус его температуру

Неважно, по какой системе измеряется этот параметр:

Кельвина;
Цельсия;
Фаренгейта.

https://youtube.com/watch?v=NLYp9HbB8Nw

Единицей измерения удельной теплоемкости является джоуль, поделенный на килограмм и градус Кельвина. Есть и особая, внесистемная единица, представляющая собой показатель калорий, который имеет вид произведения килограммов и градусов Цельсия. Обозначается теплоемкость удельного типа посредством специальных индексов. Допустим, в ситуации, когда наблюдаются постоянные отметки давления, используется индекс p. Когда постоянство сохраняет объем, его место занимает буква v. Единица, в которой измеряется удельная теплоёмкость — килоджоуль.

Молярная теплоёмкость – отдельный показатель. Это количество тепловой энергии, которое показывает требующееся для нагрева 1 моль вещества на каждый градус. Во время плавления выделяется также определенный объем тепловой энергии. Теплопроводность — разновидность теплопередачи, когда энергия перемещается от нагретой области вещества к более холодной, посредством передвижения частиц. На уроках физики проводится объяснение физического смысла теплоёмкости. Ее размерность обозначена так:

Физическая величина может быть охарактеризована различными способами. В частности, допускается формулировка, согласно которой ее можно представить в виде комбинации теплоемкости вещества к его массе.

Удельная теплоемкость в жизни человека

В нашем теле удельная теплоемкость проявляется в различных аспектах. Например, благодаря удельной теплоемкости мы можем регулировать температуру нашего тела. Когда мы замерзаем, наше тело начинает производить тепло, чтобы согреться. Это происходит благодаря химическим реакциям в организме, которые выделяют тепловую энергию. Также удельная теплоемкость играет важную роль при нагревании или охлаждении нашего тела, например, при контакте с горячим предметом или при нахождении на солнце.

Удельная теплоемкость также влияет на наше самочувствие и эмоции. Например, когда мы находимся в жаркой комнате или на солнцепеке, наше тело начинает потеть, чтобы охладиться. Пот, в свою очередь, испаряется и отнимает тепло, что помогает нам справиться с жарой.

В повседневной жизни мы также сталкиваемся с удельной теплоемкостью в различных предметах и материалах

Например, при выборе одежды на холодную погоду мы обращаем внимание на ее способность сохранять тепло, что зависит от удельной теплоемкости материала. Также, когда мы готовим пищу, мы учитываем удельную теплоемкость продуктов, чтобы правильно контролировать их нагревание

В образовании, изучение удельной теплоемкости помогает нам понять множество физических явлений и процессов, которые происходят в нашей жизни. Например, при изучении термодинамики мы узнаем, как тепло и холод передается, а при изучении биофизики мы понимаем, как тепло влияет на наш организм и его функционирование.

В итоге, удельная теплоемкость играет важную роль в нашей жизни, как в физических процессах, так и в повседневной деятельности. Понимание этой величины позволяет нам контролировать тепловые процессы, сохранять комфортное состояние и принимать решения, основанные на знаниях о тепловых свойствах различных материалов и предметов.

Вспоминаем физику – что такое теплоемкость воды?

Вода является одним из самых удивительных веществ. Несмотря на широкое распространение и повсеместное использование, она – настоящая загадка природы. Являясь одним из соединений кислорода, вода, казалось бы, должна иметь совсем низкими такие характеристики, как температуры кипения и замерзания, теплота парообразования и т. п. Но этого не происходит. Одна лишь теплоемкость воды, вопреки всему, чрезвычайно высока.

Вода способна поглощать огромное количество тепла, сама при этом практически не нагреваясь – в этом ее физическая особенность. Удельная теплоемкость воды выше теплоемкости песка примерно в пять раз, и в десять раз – железа. Поэтому вода является природным охладителем. Ее свойство накапливать большое количество энергии позволяет сглаживать колебания температуры на поверхности Земли и регулировать тепловой режим в рамках всей планеты, причем происходит это независимо от времени года.

Это уникальное свойство воды позволяет использовать ее в качестве охлаждающего вещества в промышленности и в быту. К тому же вода является общедоступным и сравнительно дешевым сырьем.

Что же понимается под теплоемкостью? Как известно из курса термодинамики, передача тепла происходит всегда от горячего к холодному телу. При этом речь идет о переходе определенного количества тепла, а температура обоих тел, являясь характеристикой их состояния, показывает направление этого обмена. В процессе теплообмена, например, металлического тела с водой равной массы при одинаковых исходных температурах металл меняет свою температуру в несколько раз больше воды.

Если принять за постулат основное утверждение термодинамики – из двух тел (изолированных от прочих), при теплообмене одно отдает, а другое получает равное количество тепла, то становится ясно, что у металла и воды совершенно разная теплоемкость.

Таким образом, теплоемкость воды (как и любого вещества) – это показатель, характеризующий способность данного вещества отдавать (или получать) какое-то количество теплоты при остывании (нагреве) на единицу температуры.

Удельной теплоемкостью вещества считается количество тепла, требуемое для того, чтобы нагреть единицу этого вещества (1 килограмм) на 1 градус.

Количество тепла, выделяемое или поглощаемое телом, равно произведению величин удельной теплоемкости, массы и разности температур. Измеряется оно в калориях. Одна калория – именно то количество тепла, которого достаточно, чтобы нагреть 1 г воды на 1 градус. Для сравнения: удельная теплоемкость воздуха – 0.24 кал/г ∙°С, алюминия – 0.22, железа – 0.11, ртути – 0.03.

Теплоемкость воды не является константой. С ростом температуры от 0 до 40 градусов она незначительно снижается (от 1,0074 до 0,9980), тогда как у всех остальных веществ в процессе нагревания эта характеристика растет. Кроме того, она может понижаться с ростом давления (на глубине).

Как известно, вода имеет три агрегатных состояния – жидкое, твердое (лед) и газообразное (пар). При этом удельная теплоемкость льда примерно в 2 раза ниже, чем у воды. В этом – основное отличие воды от других веществ, величины удельной теплоемкости которых в твердом и расплавленном состоянии не меняются. В чем же тут секрет?

Дело в том, что лед имеет кристаллическую структуру, которая при нагревании разрушается не сразу. Вода содержит небольшие частицы льда, состоящие из нескольких молекул и именуемые ассоциатами. При нагревании воды часть тепловой энергии расходуется на разрушение водородных связей в этих образованиях. Этим и объясняется необычайно высокая теплоемкость воды. Полностью связи между ее молекулами разрушаются только при переходе воды в пар.

Удельная теплоемкость водяного пара при температуре 100° С почти не отличается от таковой у льда при 0° С. Это еще раз подтверждает правильность данного объяснения. Теплоемкость пара, как и теплоемкость льда, в настоящее время изучены гораздо лучше, чем воды, в отношении которой ученые до сих пор не пришли к единому мнению.

Методы измерения удельной теплоемкости тела

1. Метод метода смеси: Этот метод основан на принципе сохранения энергии. Он заключается в том, что изначально тело с известной температурой погружают в термостат с известной температурой. Затем происходит смешивание вещества до установления теплового равновесия. Путем измерения начальной и конечной температуры вещества и известными массой и тепловым эффектом термостата можно определить удельную теплоемкость тела.

2. Метод электрической теплоты: В этом методе применяется электрическая энергия. Измерения проводятся при помощи специального устройства, называемого калориметром. Это устройство представляет собой два провода, через которые пропускается электрический ток, нагревая воду или другую жидкость. Путем измерения изменения температуры и мощности нагрева можно определить удельную теплоемкость тела.

3. Метод измерения с помощью теплового излучения: Этот метод основан на измерении излучения, испускаемого нагретым телом. Для этого используют инфракрасную термографию, способную замерять интенсивность излучения тела при различных температурах. Путем анализа этих данных и известной массы и температуры можно определить удельную теплоемкость тела.

Однако стоит отметить, что каждый из этих методов имеет свои ограничения и может давать неточные результаты в зависимости от особенностей исследуемого материала или экспериментальных условиях. Поэтому для получения более точных результатов желательно использовать несколько методов и проводить повторные измерения.