Удельная теплоёмкость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Удельная теплоемкость»)
Перейти к: навигация, поиск
Молекулы имеют внутреннюю структуру, состоящую из атомов, которые могут различными способами колебаться в молекулах. Кинетическая энергия, запасенная в этих внутренних 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[править | править вики-текст]

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

Удельная теплота некоторых газов[править | править вики-текст]

Газ Формула Изображение Моль Плотность (кг/м3) R
[J/kgK]
Удельная теплоемкость cV
[J/kgK]
κ
 
Аммиак NH3 4 40px|4 17,03052 0,7198 488,2101075 2055 1566,790 1,312
Аргон Ar 1 40px|1 39,948 1,784 (0 °C) 208,132 520,3 312,168 1,667
Ацетилен C2H2 4 40px|4 26,03728 1,09670 319,3295152 1511 1191,670 1,268
Арсин AsH3 5 40px|5 77,94542 4,93 106,6704368
bromometan CH3Br 5 40px|5 94,93852 3,974 (20 °C) 87,57743432
Бутан C4H10 14 40px|14 58,1222 2,48 (15 °C) 143,0515706
dician C2N2 4 40px|4 52,0348 0,95 (-21 °C) 159,7868 1,26 (0 °C)
difluorometan CH2F2 5 40px|5 52,0233864 2,163 (21,1 °C) 159,8218143
diklorodifluorometan CCl2F2 5 40px|5 120,9135064 5,5389 (0 °C) 68,7637986 612,0 (30 °C) 543,236 (30 °C) 1,127 (30 °C)
diklorofluorometan CHCl2F 5 102,9230432 1,366 80,7833867
dimetil eter C2H6O 9 46,06844 1,59 (0 °C) 180,4808672 1,11 (0 °C)
dušik N2 2 40px|2 28,0134 1,2506 296,803387 1040 743,197 1,399
dušikov monoksid NO 2 40px|2 30,0061 1,25 277,0927245 1009 731,907 1,379
dušikov oksid N2O 3 40px|3 44,0125 1,8 188,9116047
Этан C2H6 8 40px|8 30,06904 1,212 276,5127187 1729 1452,487 1,190
Этилен C2H4 6 40px|6 28,05316 1,178 (15 °C) 296,3827248 1612 1315,617 1,225
fluor F2 2 40px|2 37,9968064 1,7 (0 °C) 218,8202849 823,9 605,080 1,362
fluorometan CH3F 5 40px|5 34,0329232 0,5786 (20 °C) 244,3067247 1121,6 877,293 1,278
fluoroform CHF3 5 40px|5 70,0138496 2,86 (0 °C) 118,7546756
fosfin PH3 4 40px|4 33,997582 1,379 244,5606867
Гелий He 1 40px|1 4,002602 0,1785 2077,266738 5193,2 3115,933 1,667
izobutan C4H10 14 40px|14 58,1222 2,51 (15 °C) 143,0515706 1,11 (0 °C)
Иодоводород HI 2 40px|2 127,91241 2,85 (-47 °C) 65,0012927 230,2 (0 °C) 165,201 1,393
Кислород O2 2 40px|2 31,9988 1,429 (0 °C) 259,8369939 918 658,163 1,395
Хлор Cl2 2 40px|2 70,906 3,2 117,2604857 502 384,740 1,305
klorodifluorometan CHClF2 5 40px|5 86,4684464 3,66 (15 °C) 96,1561396
kloroetan C2H5Cl 8 40px|8 64,5141 2,884 128,8783692
klorometan CH3Cl 5 40px|5 50,48752 2,22 164,683708 737 572,316 1,288
Окись хлора ClO2 3 40px|3 67,4518 123,2653836
Хлородород HCl 2 40px|2 36,46094 1,477 228,0377851 799 570,962 1,399
Криптон Kr 1 40px|1 83,798 3,749 (0 °C) 99,22041099 248 148,780 1,667
Ксенон Xe 1 40px|1 131,293 5,894 (0 °C) 63,3276 158,3 94,972 1,667
Метан CH4 5 40px|5 16,04246 0,717 518,2791168 2156 1637,721 1,316
metilamin CH5N 7 40px|7 31,0571 1,43 (0 °C) 267,7156592
Неон Ne 1 40px|1 20,1797 0,9002 (0 °C) 412,021586 1030,1 618,078 1,667
nitrozil klorid ClNO 3 40px|3 65,4591 2,99 127,0178
Угарный газ CO2 3 40px|3 44,0095 1,98 188,9244822 820 631,076 1,299
ogljikov oksid CO 2 40px|2 28,0101 1,145 296,8383547 1042 745,162 1,398
Озон O3 3 40px|3 47,9982 2,144 (0 °C) 173,2246626
Пропан C3H8 11 40px|7 44,09562 2,01 (0 °C) 188,5555073
propilen C3H6 9 40px|9 42,07974 1,91 (0 °C) 197,5884832
propin C3H4 7 40px|7 40,06386 0,53 207,5304776
tetrafluorometan CF4 5 40px|5 88,0043128 3,72 (15 °C) 94,4780061 659,1 (30 °C) 564,622 (30 °C) 1,167 (30 °C)
Вода (0 °C) H2O 3 40px|3 18,01528 1000 461,5233291 4219 1398,477
Вода (100 °C) H2O 3 40px|3 18,01528 958 461,5233291 4215 1618,477
Водород H2 2 40px|2 2,01588 0,0899 4124,487569 14.300 10.175,512 1,405
Бромоводород HBr 2 40px|2 80,91194 3,307 102,75952 343,2 (0 °C) 240,440 (0 °C) 1,427 (0 °C)
Сероводород H2S 3 40px|3 34,08088 1,363 243,9629493 1105 861,037 1,283
Атмосфера Земли (0 mnm, suho, 0 °C)   1,252 1009
Атмосфера Земли (p=1bar, 20 °C)   28,958 1,164 287,12176 1013 724,878
Двуокись серы SO2 3 40px|2 64,0638 2,551 129,7842463 632 502,216 1,258

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 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)
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 1 2 http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/strojmaterialy/plotnost-i-teploemkost-kirpicha

Литература[править | править вики-текст]