Удельная теплоёмкость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
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

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]