فرمول گرمای ویژه ظرفیت حرارتی ویژه چقدر است؟

اکنون یک مشخصه ترمودینامیکی بسیار مهم به نام معرفی می کنیم ظرفیت گرمایی سیستم های(به طور سنتی با حرف نشان داده می شود بابا شاخص های مختلف).

ظرفیت حرارتی - ارزش افزودنی، بستگی به مقدار ماده موجود در سیستم دارد. لذا معرفی هم می کنند ظرفیت گرمایی ویژه

گرمای خاصظرفیت گرمایی در واحد جرم یک ماده است

و ظرفیت حرارتی مولی

ظرفیت حرارتی مولیظرفیت گرمایی یک مول از یک ماده است

از آنجایی که مقدار گرما تابع حالت نیست و به فرآیند بستگی دارد، ظرفیت گرمایی نیز به روش تامین گرما به سیستم بستگی دارد. برای درک این موضوع، اجازه دهید قانون اول ترمودینامیک را به یاد بیاوریم. تقسیم برابری ( 2.4) به ازای افزایش اولیه دمای مطلق dT،ما رابطه را دریافت می کنیم

اصطلاح دوم همانطور که دیدیم به نوع فرآیند بستگی دارد. توجه داشته باشید که در حالت کلی یک سیستم غیر ایده آل، تعامل ذرات آن (مولکول ها، اتم ها، یون ها و غیره) را نمی توان نادیده گرفت (به عنوان مثال، § 2.5 زیر، که گاز واندروالس را در نظر می گیرد)، درونی انرژی نه تنها به دما، بلکه به حجم سیستم نیز بستگی دارد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که انرژی برهمکنش به فاصله بین ذرات برهم کنش بستگی دارد. هنگامی که حجم سیستم تغییر می کند، غلظت ذرات تغییر می کند، بر این اساس، میانگین فاصله بین آنها تغییر می کند و در نتیجه انرژی برهمکنش و کل انرژی داخلی سیستم تغییر می کند. به عبارت دیگر، در حالت کلی یک سیستم غیر ایده آل

بنابراین، در حالت کلی، عبارت اول را نمی توان به صورت یک مشتق کل نوشت. به عنوان مثال، برای یک فرآیند ایزوکوریک:

.

یا برای یک فرآیند ایزوباریک

مشتق جزئی موجود در این عبارت با استفاده از معادله وضعیت سیستم که به شکل نوشته شده محاسبه می شود. به عنوان مثال، در مورد خاص یک گاز ایده آل

این مشتق برابر است

.

ما دو مورد خاص مربوط به فرآیند افزودن گرما را در نظر خواهیم گرفت:

• حجم ثابت؛
• فشار ثابتدر سیستم

در مورد اول، کار کنید dA = 0و ظرفیت گرمایی را بدست می آوریم رزومهگاز ایده آل در حجم ثابت:

با در نظر گرفتن رزرو فوق، برای یک رابطه سیستم غیر ایده آل (2.19) باید به صورت زیر نوشته شود. نمای کلی

تعویض در 2.7در ، و در بلافاصله دریافت می کنیم:

.

برای محاسبه ظرفیت گرمایی یک گاز ایده آل با پدر فشار ثابت ( dp = 0) در نظر خواهیم گرفت که از معادله ( 2.8) از عبارت کار ابتدایی با تغییر بی نهایت کوچک در دما پیروی می کند

در نهایت می گیریم

با تقسیم این معادله بر تعداد مول های ماده در سیستم، یک رابطه مشابه برای ظرفیت های گرمایی مولی در حجم و فشار ثابت به دست می آوریم که به نام رابطه مایر

بیایید آن را برای مرجع ارائه دهیم فرمول کلی- برای یک سیستم دلخواه - اتصال ظرفیت حرارتی ایزوکوریک و ایزوباریک:

عبارات (2.20) و (2.21) از این فرمول با جایگزین کردن عبارت برای آن به دست می آیند. انرژی درونیگاز ایده آل و با استفاده از معادله حالت آن (به بالا مراجعه کنید):

.

ظرفیت گرمایی یک جرم معین از یک ماده در فشار ثابت بیشتر از ظرفیت گرمایی در حجم ثابت است، زیرا بخشی از انرژی عرضه شده صرف انجام کار می شود و برای همان گرمایش به گرمای بیشتری نیاز است. توجه داشته باشید که از (2.21) معنای فیزیکی ثابت گاز به شرح زیر است:

بنابراین، معلوم می شود که ظرفیت گرمایی نه تنها به نوع ماده، بلکه به شرایطی که تحت آن فرآیند تغییر دما رخ می دهد نیز بستگی دارد.

همانطور که می بینیم، ظرفیت گرمایی ایزوکوریک و همسان یک گاز ایده آل به دمای گاز برای مواد واقعی بستگی ندارد، این ظرفیت های گرمایی نیز به طور کلی به خود دما بستگی دارد تی.

ظرفیت حرارتی ایزوکوریک و ایزوباریک یک گاز ایده آل را می توان مستقیماً از آن به دست آورد تعریف کلی، اگر از فرمول های به دست آمده در بالا استفاده کنیم ( 2.7) و (2.10) برای مقدار گرمای دریافتی توسط یک گاز ایده آل در طی این فرآیندها.

برای یک فرآیند ایزوکوریک، عبارت for رزومهاز ( 2.7):

برای یک فرآیند ایزوباریک، عبارت for S pاز (2.10) به شرح زیر است:

برای ظرفیت های حرارتی مولیاز این عبارت عبارات زیر را بدست می آوریم

نسبت ظرفیت حرارتی برابر با توان آدیاباتیک است:

در سطح ترمودینامیکی، پیش بینی مقدار عددی غیرممکن است g; ما فقط با در نظر گرفتن خواص میکروسکوپی سیستم موفق به انجام این کار شدیم (نگاه کنید به عبارت (1.19)، و همچنین ( 1.28) برای مخلوطی از گازها). از فرمول‌های (1.19) و (2.24) پیش‌بینی‌های نظری برای ظرفیت‌های حرارتی مولی گازها و توان آدیاباتیک دنبال می‌شود.

گازهای تک اتمی (i = 3):

گازهای دو اتمی (i=5):

گازهای چند اتمی (i=6):

داده های تجربی برای مواد مختلفدر جدول 1 آورده شده است.

میز 1

ماده			g

مشاهده می شود که مدل ساده گازهای ایده آل عموماً خواص گازهای واقعی را به خوبی توصیف می کند. لطفاً توجه داشته باشید که تصادف بدون در نظر گرفتن درجات ارتعاشی آزادی مولکول های گاز به دست آمده است.

ما همچنین مقادیر ظرفیت گرمایی مولی برخی از فلزات را در دمای اتاق داده ایم. اگر تصور کنید شبکه کریستالیفلز به عنوان مجموعه منظمی از توپ های جامد که توسط فنرها به توپ های همسایه متصل می شوند، سپس هر ذره فقط می تواند در سه جهت نوسان کند. من می شمارم = 3) و هر درجه از این آزادی با جنبشی همراه است k V T/2و همان انرژی پتانسیل بنابراین، ذره کریستال دارای انرژی درونی (ارتعاشی) است k V T.با ضرب در عدد آووگادرو، انرژی درونی یک مول را بدست می آوریم

مقدار ظرفیت گرمایی مولی از کجا می آید؟

(به دلیل پایین بودن ضریب انبساط حرارتی مواد جامدآنها تبعیض قائل نمی شوند با صو رزومه). رابطه داده شده برای ظرفیت گرمایی مولی جامدات نامیده می شود قانون دولونگ و پتیتو جدول تطابق خوبی با مقدار محاسبه شده نشان می دهد

با آزمایش

در مورد تطابق خوب بین روابط داده شده و داده های تجربی، باید توجه داشت که فقط در یک محدوده دمایی خاص مشاهده می شود. به عبارت دیگر، ظرفیت گرمایی سیستم به دما بستگی دارد و فرمول های (2.24) دامنه محدودی دارند. بیایید ابتدا به شکل نگاه کنیم. 2.10 که وابستگی تجربی ظرفیت گرمایی را نشان می دهد با تلویزیونگاز هیدروژن از دمای مطلق تی.

برنج. 2.10. ظرفیت گرمایی مولی گاز هیدروژن H2 در حجم ثابت به عنوان تابعی از دما (داده های تجربی)

در زیر، برای اختصار، در مورد عدم وجود درجات خاصی از آزادی در مولکول ها در محدوده دمایی خاص صحبت می کنیم. اجازه دهید یک بار دیگر به شما یادآوری کنیم که ما واقعاً در مورد موارد زیر صحبت می کنیم. به دلایل کوانتومی، سهم نسبی انرژی درونی یک گاز از انواع مختلف حرکت، واقعاً به دما بستگی دارد و در فواصل دمایی معین می‌تواند آنقدر کوچک باشد که در آزمایشی - همیشه با دقت محدود انجام می‌شود - قابل توجه نباشد. نتیجه آزمایش به نظر می رسد که گویی این نوع حرکت وجود ندارد و هیچ درجه آزادی متناظری وجود ندارد. تعداد و ماهیت درجات آزادی توسط ساختار مولکول و سه بعدی بودن فضای ما تعیین می شود - آنها نمی توانند به دما بستگی داشته باشند.

سهم انرژی داخلی به دما بستگی دارد و می تواند اندک باشد.

در دمای پایین تر 100 Kظرفیت گرمایی

که نشان دهنده عدم وجود درجه آزادی چرخشی و ارتعاشی در مولکول است. سپس با افزایش دما، ظرفیت گرمایی به سرعت به مقدار کلاسیک افزایش می یابد

مشخصه یک مولکول دو اتمی با پیوند صلب که در آن درجه آزادی ارتعاشی وجود ندارد. در دماهای بالاتر 2000 Kظرفیت گرمایی یک جهش جدید به مقدار را نشان می دهد

این نتیجه نمایانگر درجات آزادی ارتعاشی است. اما همه اینها هنوز غیرقابل توضیح به نظر می رسد. چرا یک مولکول نمی تواند بچرخد؟ دمای پایین? و چرا ارتعاشات در یک مولکول فقط در زمان بسیار زیاد اتفاق می افتد دمای بالا? فصل قبل یک بحث کیفی مختصر در مورد دلایل کوانتومی این رفتار ارائه داد. و اکنون فقط می‌توانیم تکرار کنیم که کل موضوع به طور خاص به پدیده‌های کوانتومی مربوط می‌شود که از دیدگاه فیزیک کلاسیک قابل توضیح نیستند. این پدیده ها در بخش های بعدی دوره به تفصیل مورد بحث قرار می گیرند.

اطلاعات تکمیلی

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Yavorsky B.M., Detlaf A.A. کتاب راهنمای فیزیک، علوم، 1977 - صفحه 236 - جدول دمای مشخصه "روشن" درجه آزادی ارتعاشی و چرخشی مولکول ها برای برخی از گازهای خاص.

اکنون به شکل 2.11، نشان دهنده وابستگی ظرفیت حرارتی مولی سه است عناصر شیمیایی(کریستال ها) بر روی دما. در دماهای بالا، هر سه منحنی به یک مقدار تمایل دارند

قانون Dulong و Petit مربوطه. سرب (Pb) و آهن (Fe) عملاً این ظرفیت حرارتی محدود کننده را حتی در دمای اتاق دارند.

برنج. 2.11. وابستگی ظرفیت گرمایی مولی برای سه عنصر شیمیایی - بلورهای سرب، آهن و کربن (الماس) - به دما

برای الماس (C)، این دما هنوز به اندازه کافی بالا نیست. و در دماهای پایین، هر سه منحنی انحراف قابل توجهی از قانون Dulong و Petit نشان می دهند. این یکی دیگر از مظاهر خواص کوانتومی ماده است. معلوم شد که فیزیک کلاسیک در توضیح بسیاری از الگوهای مشاهده شده در دماهای پایین ناتوان است.

اطلاعات تکمیلی

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - J. de Boer مقدمه ای بر فیزیک مولکولی و ترمودینامیک، ویرایش. IL، 1962 - صفحات 106-107، بخش اول، § 12 - سهم الکترون ها در ظرفیت گرمایی فلزات در دماهای نزدیک به صفر مطلق;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. فیزیک بلدی؟ کتابخانه «کوانتوم»، شماره 82، علم، 1371ش. صفحه 132، سؤال 137: کدام اجسام دارای بیشترین ظرفیت گرمایی هستند (به پاسخ صفحه 151 مراجعه کنید).

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. فیزیک بلدی؟ کتابخانه «کوانتوم»، شماره 82، علم، 1371ش. صفحه 132، سؤال 135: در مورد گرم کردن آب در سه حالت جامد، مایع و بخار (رجوع کنید به پاسخ صفحه 151).

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - دایره المعارف فیزیکی. کالری سنجی. روش‌های اندازه‌گیری ظرفیت حرارتی توضیح داده شده است.

(یا انتقال حرارت).

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده

ظرفیت گرمایی- این مقدار گرمایی است که بدن با حرارت 1 درجه جذب می کند.

ظرفیت گرمایی یک جسم با حروف بزرگ نشان داده می شود حرف لاتین با.

ظرفیت گرمایی بدن به چه چیزی بستگی دارد؟ اول از همه، از جرم آن. واضح است که گرم کردن مثلاً 1 کیلوگرم آب نسبت به گرم کردن 200 گرم نیاز به حرارت بیشتری دارد.

در مورد نوع ماده چطور؟ بیایید یک آزمایش انجام دهیم. بیایید دو کشتی یکسان برداریم و آب به وزن 400 را در یکی از آنها بریزیم و در دیگری - روغن سبزیجاتبا وزن 400 گرم، اجازه دهید آنها را با استفاده از مشعل های یکسان گرم کنیم. با مشاهده قرائت دماسنج خواهیم دید که روغن به سرعت گرم می شود. برای گرم کردن آب و روغن به یک دما، آب باید مدت بیشتری گرم شود. اما هر چه بیشتر آب را گرم کنیم، گرمای بیشتری از مشعل دریافت می کند.

بنابراین، برای گرم کردن همان جرم مواد مختلفبه همان دمای مورد نیاز مقادیر مختلفگرما. مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم و بنابراین ظرفیت گرمایی آن به نوع ماده ای که بدن از آن تشکیل شده است بستگی دارد.

به عنوان مثال برای افزایش دمای آب به وزن 1 کیلوگرم به میزان 1 درجه سانتیگراد، حرارتی معادل 4200 ژول لازم است و همان جرم را 1 درجه سانتیگراد گرم کنید. روغن آفتابگردانمقدار حرارت مورد نیاز 1700 ژول است.

کمیت فیزیکی که نشان می دهد چه مقدار گرما برای گرم کردن 1 کیلوگرم یک ماده در 1 ºС لازم است نامیده می شود. ظرفیت گرمایی ویژهاز این ماده

هر ماده ظرفیت گرمایی خاص خود را دارد که با حرف لاتین c نشان داده می شود و با ژول بر کیلوگرم درجه (J/(kg °C) اندازه گیری می شود.

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده در حالت های مختلف تجمع (جامد، مایع و گاز) متفاوت است. به عنوان مثال، ظرفیت گرمایی ویژه آب 4200 ژول / (کیلوگرم درجه سانتیگراد) و ظرفیت گرمایی ویژه یخ 2100 ژول / (کیلوگرم درجه سانتیگراد) است. آلومینیوم در حالت جامد دارای ظرفیت گرمایی ویژه 920 ژول / (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) و در حالت مایع - 1080 ژول / (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) است.

توجه داشته باشید که آب ظرفیت گرمایی ویژه بسیار بالایی دارد. بنابراین، آب دریاها و اقیانوس ها که در تابستان گرم می شود، از هوا جذب می شود تعداد زیادی ازحرارت. به همین دلیل، در مکان هایی که در نزدیکی آب های بزرگ قرار دارند، تابستان به اندازه مکان های دور از آب گرم نیست.

محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن.

از مطالب فوق واضح است که مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم به نوع ماده ای که بدن از آن تشکیل شده است (یعنی ظرفیت گرمایی ویژه آن) و به جرم بدن بستگی دارد. همچنین مشخص است که میزان گرما بستگی به این دارد که قرار است دمای بدن را چند درجه افزایش دهیم.

بنابراین، برای تعیین مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن، باید ظرفیت گرمایی ویژه بدن را در جرم آن و در اختلاف بین دمای نهایی و اولیه آن ضرب کنید:

س = سانتی متر (تی 2 - تی 1 ) ,

جایی که س- مقدار گرما، ج- ظرفیت گرمایی ویژه، متر- جرم بدن ، تی 1 - دمای اولیه تی 2 - دمای نهایی

وقتی بدن گرم می شود t 2 > تی 1 و بنابراین س > 0 . وقتی بدن سرد می شود t 2i< تی 1 و بنابراین س< 0 .

اگر ظرفیت گرمایی کل بدن مشخص باشد با, سبا فرمول تعیین می شود:

Q = C (t 2 - تی 1 ) .

ظرفیت گرمایی ویژه مشخصه یک ماده است. یعنی برای مواد مختلف متفاوت است. علاوه بر این، یک ماده، اما در حالت های مختلف تجمع، ظرفیت گرمایی ویژه متفاوتی دارد. بنابراین، صحبت در مورد آن صحیح است ظرفیت گرمایی ویژهمواد (ظرفیت حرارتی ویژه آب، ظرفیت گرمایی ویژه طلا، ظرفیت حرارتی ویژه چوب و غیره).

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده خاص نشان می دهد که چه مقدار گرما (Q) باید به آن منتقل شود تا 1 کیلوگرم از این ماده را 1 درجه سانتیگراد گرم کند. ظرفیت گرمایی ویژه با حرف لاتین c نشان داده می شود. یعنی c = Q/mt. با توجه به اینکه t و m برابر با واحد (1 کیلوگرم و 1 درجه سانتیگراد) هستند، ظرفیت گرمایی ویژه از نظر عددی برابر با مقدار گرما است.

با این حال، گرما و ظرفیت حرارتی ویژه واحدهای اندازه گیری متفاوتی دارند. گرما (Q) در سیستم مس با ژول (J) اندازه گیری می شود. و ظرفیت گرمایی ویژه بر حسب ژول تقسیم بر کیلوگرم ضرب در درجه سانتیگراد است: J/(کیلوگرم درجه سانتیگراد).

اگر ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده مثلاً 390 ژول/(کیلوگرم درجه سانتیگراد) باشد، به این معنی است که اگر 1 کیلوگرم از این ماده 1 درجه سانتیگراد گرم شود، 390 ژول گرما جذب می کند. یا به عبارتی برای گرم کردن 1 کیلوگرم از این ماده در دمای 1 درجه سانتی گراد باید 390 ژول گرما به آن منتقل شود. یا اگر 1 کیلوگرم از این ماده با دمای 1 درجه سانتیگراد خنک شود، 390 ژول گرما از خود خارج می کند.

اگر نه 1، بلکه 2 کیلوگرم از یک ماده را 1 درجه سانتیگراد گرم کنید، باید دو برابر گرما به آن منتقل شود. بنابراین برای مثال بالا 780 ژول خواهد بود. همین اتفاق می افتد اگر 1 کیلوگرم ماده با دمای 2 درجه سانتیگراد گرم شود.

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده به دمای اولیه آن بستگی ندارد. یعنی اگر مثلاً آب مایع دارای ظرفیت گرمایی ویژه 4200 ژول بر (کیلوگرم درجه سانتیگراد) باشد، گرمایش 1 درجه سانتیگراد حتی بیست درجه یا نود درجه آب به همان اندازه به 4200 ژول گرما در هر کیلوگرم نیاز دارد. .

اما یخ دارای ظرفیت گرمایی خاص متفاوت از آب مایع، تقریبا دو برابر. با این حال، برای گرم کردن آن تا 1 درجه سانتیگراد، صرف نظر از دمای اولیه آن، به همان مقدار گرما در هر کیلوگرم نیاز خواهد بود.

ظرفیت گرمایی ویژه نیز به شکل بدنه ای که از این ماده ساخته شده است بستگی ندارد. یک میله فولادی و یک ورق فولادی با جرم یکسان به گرمای یکسانی برای گرم کردن آنها به همان تعداد درجه نیاز دارند. مورد دیگر این است که در این حالت تبادل گرما با محیط. سطح ورق بزرگتر از میله است، به این معنی که ورق گرمای بیشتری می دهد و بنابراین سریعتر خنک می شود. اما در شرایط ایده آل (زمانی که از دست دادن گرما می توان نادیده گرفت)، شکل بدن مهم نیست. بنابراین می گویند ظرفیت گرمایی ویژه مشخصه یک ماده است، اما یک جسم نیست.

بنابراین، ظرفیت گرمایی ویژه مواد مختلف متفاوت است. به این معنی که اگر مواد مختلف با یک جرم و دمای یکسان داده شوند، برای گرم کردن آنها به دمای متفاوت باید مقادیر متفاوتی گرما به آنها منتقل شود. به عنوان مثال، یک کیلوگرم مس حدود 10 برابر کمتر از آب به حرارت نیاز دارد. یعنی مس دارای ظرفیت گرمایی ویژه ای است که تقریباً 10 برابر کمتر از آب است. می توان گفت که "گرمای کمتری در مس قرار می گیرد."

مقدار گرمایی که باید به یک جسم منتقل شود تا آن را از یک دما به دمای دیگر گرم کند با استفاده از فرمول زیر به دست می آید:

Q = سانتی متر (t k - t n)

در اینجا tk و tn دمای نهایی و اولیه هستند، m جرم ماده، c ظرفیت گرمایی ویژه آن است. ظرفیت گرمایی ویژه معمولاً از جداول گرفته می شود. از این فرمول می توان ظرفیت گرمایی ویژه را بیان کرد.

تغییر در انرژی درونی با انجام کار با مقدار کار مشخص می شود، یعنی. کار اندازه گیری تغییر انرژی درونی در یک فرآیند معین است. تغییر انرژی درونی بدن در حین انتقال حرارت با کمیتی به نام مقدار گرما مشخص می شود.

تغییر در انرژی داخلی بدن در طی فرآیند انتقال حرارت بدون انجام کار است. مقدار گرما با حرف نشان داده می شود س .

کار، انرژی داخلی و گرما در یک واحد اندازه گیری می شود - ژول ( جی) مانند هر نوع انرژی.

در اندازه‌گیری‌های حرارتی، قبلاً از یک واحد انرژی ویژه به عنوان واحد کمیت گرما استفاده می‌شد - کالری ( مدفوع)، مساوی با مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن 1 گرم آب در دمای 1 درجه سانتیگراد (به طور دقیق تر، از 19.5 تا 20.5 درجه سانتیگراد). این واحد، به ویژه، در حال حاضر در محاسبه مصرف گرما (انرژی حرارتی) در ساختمان های آپارتمانی. معادل مکانیکی گرما به طور تجربی ایجاد شده است - رابطه بین کالری و ژول: 1 کالری = 4.2 جی.

وقتی بدن مقدار معینی گرما را بدون انجام کار منتقل می کند، انرژی درونی آن افزایش می یابد، اگر بدن مقدار معینی گرما بدهد، انرژی درونی آن کاهش می یابد.

اگر 100 گرم آب را در دو ظرف یکسان، یکی و 400 گرم در دیگری را با همان دما بریزید و آنها را روی مشعل های یکسان قرار دهید، آب ظرف اول زودتر می جوشد. بنابراین، هر چه توده بدن بیشتر باشد، گرمای بیشتری برای گرم کردن نیاز دارد. در مورد خنک کننده هم همینطور است.

مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن به نوع ماده ای که بدن از آن ساخته شده است نیز بستگی دارد. این وابستگی مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم به نوع ماده با کمیت فیزیکی به نام مشخص می شود. ظرفیت گرمایی ویژه مواد

- این کمیت فیزیکی، برابر با مقدار گرمایی است که باید به 1 کیلوگرم از یک ماده داده شود تا آن را 1 درجه سانتیگراد (یا 1 کلوین) گرم کند. 1 کیلوگرم ماده با سرد شدن 1 درجه سانتیگراد همان مقدار گرما را آزاد می کند.

ظرفیت گرمایی ویژه با حرف نشان داده می شود با. واحد ظرفیت گرمایی ویژه است 1 ژول بر کیلوگرم درجه سانتیگرادیا 1 J/kg درجه کلوین.

ظرفیت گرمایی ویژه مواد به صورت تجربی تعیین می شود. مایعات ظرفیت گرمایی ویژه بالاتری نسبت به فلزات دارند. آب بالاترین گرمای مخصوص را دارد، طلا گرمای ویژه بسیار کمی دارد.

از آنجایی که مقدار گرما برابر با تغییر انرژی داخلی بدن است، می توان گفت که ظرفیت گرمایی ویژه نشان می دهد که انرژی داخلی چقدر تغییر می کند. 1 کیلوگرمماده زمانی که دمای آن تغییر می کند 1 درجه سانتی گراد. به طور خاص، انرژی داخلی 1 کیلوگرم سرب با حرارت 1 درجه سانتیگراد 140 ژول افزایش می یابد و در صورت سرد شدن 140 ژول کاهش می یابد.

سبرای گرم کردن جسمی از جرم مورد نیاز است مترروی دما t 1 درجه سانتی گرادتا دما t 2 درجه سانتی گراد، برابر است با حاصلضرب ظرفیت گرمایی ویژه ماده، جرم بدن و اختلاف دمای نهایی و اولیه، یعنی.

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

از همین فرمول برای محاسبه مقدار گرمایی که یک جسم هنگام خنک شدن می دهد استفاده می شود. فقط در این حالت باید دمای نهایی را از دمای اولیه کم کرد. دمای کوچکتر را از دمای بزرگتر کم کنید.

این خلاصه ای از موضوع است "مقدار گرما. گرمای ویژه". انتخاب کنید چه کاری باید انجام شود:

• به خلاصه بعدی بروید:

در درس امروز، مفهوم فیزیکی را به عنوان ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده معرفی خواهیم کرد. متوجه می شویم که بستگی دارد خواص شیمیاییمواد و ارزش آن که در جداول موجود است برای مواد مختلف متفاوت است. سپس واحدهای اندازه گیری و فرمول یافتن ظرفیت گرمایی ویژه را می یابیم و همچنین یاد می گیریم که خواص حرارتی مواد را بر اساس مقدار ظرفیت گرمایی ویژه آنها تجزیه و تحلیل کنیم.

کالری سنج(از لات کالری- گرم و مترور- اندازه گیری) - وسیله ای برای اندازه گیری میزان گرمای آزاد شده یا جذب شده در هر فرآیند فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی. اصطلاح "کالری سنج" توسط A. Lavoisier و P. Laplace پیشنهاد شد.

کالری سنج از یک درب، یک شیشه داخلی و یک شیشه بیرونی تشکیل شده است. در طراحی کالری سنج بسیار مهم است که یک لایه هوا بین ظروف کوچکتر و بزرگتر وجود داشته باشد که به دلیل رسانایی حرارتی کم، انتقال حرارت ضعیف بین محتویات و محیط خارجی را تضمین می کند. این طراحی به شما این امکان را می دهد که کالری سنج را نوعی قمقمه در نظر بگیرید و عملاً از شر تأثیرات خلاص شوید. محیط خارجیدر مورد وقوع فرآیندهای تبادل حرارت در داخل کالریمتر.

کالری‌سنج برای اندازه‌گیری دقیق‌تر ظرفیت‌های گرمایی خاص و سایر پارامترهای حرارتی اجسام نسبت به جدول نشان داده شده در نظر گرفته شده است.

اظهار نظر.توجه به این نکته مهم است که مفهومی مانند مقدار گرما که ما اغلب از آن استفاده می کنیم، نباید با انرژی داخلی بدن اشتباه گرفته شود. مقدار گرما دقیقاً با تغییر انرژی داخلی تعیین می شود و نه با مقدار خاص آن.

توجه داشته باشید که ظرفیت گرمایی ویژه مواد مختلف متفاوت است که در جدول (شکل 3) قابل مشاهده است. به عنوان مثال، طلا ظرفیت گرمایی خاصی دارد. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، معنای فیزیکی این مقدار ظرفیت گرمایی ویژه به این معنی است که برای گرم کردن 1 کیلوگرم طلا در دمای 1 درجه سانتیگراد، باید 130 ژول گرما تامین شود (شکل 5).

برنج. 5. ظرفیت حرارتی خاص طلا

در درس بعدی در مورد محاسبه مقدار گرما بحث خواهیم کرد.

فهرست کنیدادبیات

1. Gendenshtein L.E.، Kaidalov A.B.، Kozhevnikov V.B. / اد. Orlova V.A., Roizena I.I. فیزیک 8. - M.: Mnemosyne.
2. پریشکین A.V. فیزیک 8. - M.: Bustard، 2010.
3. Fadeeva A.A.، Zasov A.V.، Kiselev D.F. فیزیک 8. - م.: اشراق.

1. پورتال اینترنتی "vactekh-holod.ru" ()

مشق شب