Anyagok fajlagos hőkapacitása táblázat. Fajlagos hőkapacitás: definíció, értékek, példák

15.10.2019

Minden iskolás találkozik olyan fogalommal, mint a „fajhő” a fizikaórákon. A legtöbb esetben az emberek elfelejtik az iskola meghatározását, és gyakran egyáltalán nem értik ennek a kifejezésnek a jelentését. A műszaki egyetemeken a legtöbb hallgató előbb-utóbb találkozik fajlagos hőkapacitással. Talán a fizika tanulmányozásának részeként, vagy valakinek lesz olyan tudományága, mint a „hőtechnika” vagy a „műszaki termodinamika”. Ebben az esetben emlékeznie kell iskolai tananyag. Tehát az alábbiakban megvizsgáljuk néhány anyag definícióját, példáit, jelentését.

Meghatározás

A fajlagos hőkapacitás egy fizikai mennyiség, amely azt jellemzi, hogy mennyi hőt kell egy anyagegységhez eljuttatni, vagy mennyi hőt kell elvenni abból, hogy annak hőmérséklete egy fokkal megváltozzon. Fontos törölni, hogy nem számít, Celsius fok, Kelvin és Fahrenheit, a lényeg a hőmérséklet mértékegységenkénti változása.

A fajlagos hőteljesítménynek saját mértékegysége van - in nemzetközi rendszer egység (SI) – Joule osztva egy kilogramm és egy Kelvin-fok szorzatával, J/(kg K); a nem rendszerszintű mértékegység a kalória egy kilogramm és egy Celsius-fok szorzatához viszonyított aránya, cal/(kg °C). Ezt az értéket leggyakrabban c vagy C betűvel jelölik, néha indexeket használnak. Például, ha a nyomás állandó, akkor az index p, és ha a térfogat állandó, akkor v.

A meghatározás variációi

A tárgyalt fizikai mennyiség meghatározásának többféle megfogalmazása lehetséges. A fentieken túlmenően elfogadható definíció, hogy a fajlagos hőkapacitás egy anyag hőkapacitásának és tömegének aránya. Ebben az esetben világosan meg kell érteni, mi a „hőkapacitás”. Tehát a hőkapacitás egy olyan fizikai mennyiség, amely megmutatja, hogy mennyi hőt kell eljuttatni egy testhez (anyaghoz) vagy el kell távolítani ahhoz, hogy a hőmérséklete eggyel megváltozzon. Egy kilogrammnál nagyobb tömegű anyag fajlagos hőkapacitását ugyanúgy kell meghatározni, mint az egységértéknél.

Néhány példa és jelentése különböző anyagokra

Kísérletileg megállapították, hogy ez az érték különböző anyagoknál eltérő. Például a víz fajlagos hőkapacitása 4,187 kJ/(kg K). A legtöbb nagyon fontos ebből a fizikai mennyiségből hidrogénnél 14.300 kJ/(kg K), aranynál a legkisebb 0.129 kJ/(kg K). Ha egy adott anyag értékére van szüksége, akkor elő kell vennie egy referenciakönyvet, és meg kell találnia a megfelelő táblázatokat, és azokban az érdekes értékeket. azonban modern technológiák Lehetővé teszik a keresési folyamat jelentős felgyorsítását – minden internetre való bejelentkezési lehetőséggel rendelkező telefonon csak írja be a keresősávba az Önt érdeklő kérdést, kezdje el a keresést és az eredmények alapján keresse meg a választ. A legtöbb esetben az első hivatkozást kell követnie. Néha azonban egyáltalán nem kell máshová menni – oda rövid leírás információ, a kérdésre adott válasz látható.

A leggyakoribb anyagok, amelyekre hőkapacitást keresnek, beleértve a fajhőt is, a következők:

levegő (száraz) - 1,005 kJ/(kg K),
alumínium - 0,930 kJ/(kg K),
réz - 0,385 kJ/(kg K),
etanol - 2,460 kJ/(kg K),
vas - 0,444 kJ/(kg K),
higany - 0,139 kJ/(kg K),
oxigén - 0,920 kJ/(kg K),
fa - 1700 kJ/(kg K),
homok - 0,835 kJ/(kg K).

A hőkapacitás az a képesség, hogy melegítés közben bizonyos mennyiségű hőt elnyel, vagy hűtés közben felszabadít. Egy test hőkapacitása a test által kapott végtelenül kicsi hőmennyiség és a hőmérsékleti mutatók megfelelő növekedésének aránya. Az értéket J/K-ban mérjük. A gyakorlatban kissé eltérő értéket használnak - fajlagos hőkapacitást.

Meghatározás

Mit jelent a fajlagos hőkapacitás? Ez az anyag egységnyi mennyiségéhez viszonyított mennyiség. Ennek megfelelően egy anyag mennyisége köbméterben, kilogrammban vagy akár mólban is mérhető. Mitől függ ez? A fizikában a hőkapacitás közvetlenül attól függ, hogy melyik mennyiségi egységhez tartozik, ami azt jelenti, hogy megkülönböztetnek moláris, tömeges és térfogati hőkapacitást. BAN BEN építőipar nem fog moláris dimenziókkal találkozni, de másokkal mindig találkozni fog.

Mi befolyásolja a fajlagos hőkapacitást?

Tudja, mi a hőkapacitás, de még nem világos, hogy milyen értékek befolyásolják a mutatót. A fajlagos hőkapacitás értékét több összetevő közvetlenül befolyásolja: az anyag hőmérséklete, nyomása és egyéb termodinamikai jellemzők.

A termék hőmérsékletének növekedésével a fajlagos hőkapacitása nő, de bizonyos anyagoknak ebben a függésében teljesen nemlineáris görbéje van. Például, ha a hőmérsékleti mutatók nulláról harminchét fokra emelkednek, a víz fajlagos hőkapacitása csökkenni kezd, és ha a határ harminchét és száz fok között van, akkor a mutató éppen ellenkezőleg. növekedés.

Érdemes megjegyezni, hogy a paraméter attól is függ, hogy a termék termodinamikai jellemzői (nyomás, térfogat stb.) hogyan változhatnak. Például a fajlagos hőkapacitás stabil nyomáson és stabil térfogaton eltérő lesz.

Hogyan kell kiszámítani a paramétert?

Érdekel mi a hőkapacitás? A számítási képlet a következő: C=Q/(m·ΔT). Milyen jelentések ezek? Q az a hőmennyiség, amelyet a termék felmelegítéskor kap (vagy a termékből hűtés közben szabadul fel). m a termék tömege, ΔT pedig a termék végső és kezdeti hőmérséklete közötti különbség. Az alábbiakban néhány anyag hőkapacitásának táblázata látható.

Mit tud mondani a hőkapacitás kiszámításáról?

A hőkapacitás kiszámítása nem a legegyszerűbb feladat, különösen, ha kizárólag termodinamikai módszereket használunk, ennél pontosabban lehetetlen. Ezért a fizikusok a statisztikai fizika módszereit vagy a termékek mikroszerkezetének ismeretét alkalmazzák. Hogyan kell számításokat végezni a gázra? A gáz hőkapacitását úgy számítják ki, hogy kiszámítják az anyagban lévő egyes molekulák átlagos hőmozgási energiáját. A molekuláris mozgások lehetnek transzlációs vagy forgó jellegűek, a molekulán belül pedig lehet egy egész atom vagy atomok rezgése. A klasszikus statisztika azt mondja, hogy a forgási és transzlációs mozgások minden szabadságfokára van egy moláris érték, amely egyenlő R/2-vel, és minden rezgési szabadságfok értéke egyenlő R-vel. Ezt a szabályt az egyenlőség törvényének is nevezik. .

Ebben az esetben egy monoatomos gázrészecskének csak három transzlációs szabadsági foka van, ezért hőkapacitása 3R/2 legyen, ami kiváló összhangban van a kísérlettel. A kétatomos gáz minden molekuláját három transzlációs, két forgási és egy rezgési szabadságfok különbözteti meg, ami azt jelenti, hogy az egyenlőség törvénye 7R/2 lesz, és a tapasztalat azt mutatja, hogy egy mol kétatomos gáz hőkapacitása normál hőmérsékleten 5R/2. Miért volt ekkora eltérés az elméletek között? Minden összefügg azzal, hogy a hőkapacitás megállapításakor figyelembe kell venni a különböző kvantumhatásokat, vagyis kvantumstatisztikát kell használni. Mint látható, a hőkapacitás meglehetősen összetett fogalom.

A kvantummechanika azt mondja, hogy minden rezgő vagy forgó részecskerendszer, beleértve a gázmolekulát is, rendelkezhet bizonyos diszkrét energiaértékekkel. Ha a hőmozgás energiája be telepített rendszer nem elegendő a szükséges frekvenciájú oszcillációk gerjesztésére, akkor ezek a rezgések nem járulnak hozzá a rendszer hőkapacitásához.

Szilárd testekben az atomok termikus mozgása gyenge rezgések bizonyos egyensúlyi helyzetek közelében, ez vonatkozik a csomópontokra kristályrács. Egy atomnak három rezgési szabadságfoka van, és a törvény szerint a szilárd test moláris hőkapacitása egyenlő 3nR, ahol n a molekulában lévő atomok száma. A gyakorlatban ez az érték az a határ, amelyre a test hőkapacitása magas hőmérsékleten hajlik. Az értéket számos elem normál hőmérséklet-változásaival érik el, ez vonatkozik a fémekre is egyszerű kapcsolatok. Meghatározzák az ólom és más anyagok hőkapacitását is.

Mi a helyzet az alacsony hőmérséklettel?

Azt már tudjuk, mi a hőkapacitás, de ha már beszélünk alacsony hőmérsékletek, akkor hogyan lesz kiszámolva az érték? Ha arról beszélünk alacsony hőmérsékleti mutatókról, akkor a szilárd test hőkapacitása ekkor arányosnak bizonyul T 3 vagy a hőkapacitás úgynevezett Debye-törvénye. A magas hőmérsékletek és az alacsony hőmérsékletek megkülönböztetésének fő kritériuma azok szokásos összehasonlítása egy adott anyagra jellemző paraméterrel - ez lehet a jellemző vagy a Debye-hőmérséklet q D. A bemutatott értéket a termékben lévő atomok rezgésspektruma határozza meg, és jelentősen függ a kristályszerkezettől.

A fémekben a vezetési elektronok bizonyos mértékben hozzájárulnak a hőkapacitáshoz. A hőkapacitás ezen részét Fermi-Dirac statisztikával számítják ki, amely figyelembe veszi az elektronokat. Egy fém elektronikus hőkapacitása, amely arányos a szokásos hőkapacitással, viszonylag kis érték, és csak abszolút nullához közeli hőmérsékleten járul hozzá a fém hőkapacitásához. Ekkor a rács hőkapacitása nagyon kicsi lesz és elhanyagolható.

Tömeg hőkapacitás

A tömegfajlagos hőkapacitás az a hőmennyiség, amelyet az anyag egységnyi tömegéhez kell adni ahhoz, hogy a terméket egységnyi hőmérséklettel felmelegítsük. Ezt a mennyiséget C betű jelöli, és joule-ban mérjük, osztva kilogrammal per kelvin - J/(kg K). A tömeges hőkapacitásról ennyi.

Mi a térfogati hőkapacitás?

A térfogati hőkapacitás egy bizonyos mennyiségű hő, amelyet a termék egységnyi térfogatára kell szolgáltatni ahhoz, hogy egységnyi hőmérsékletre felmelegítsük. Ezt a mutatót joule-ban osztva mérjük köbméter per kelvin vagy J/(m³ K). Sok építési referenciakönyvben a munka tömegfajlagos hőkapacitását veszik figyelembe.

A hőkapacitás gyakorlati alkalmazása az építőiparban

Sok hőintenzív anyagot használnak aktívan a hőálló falak építéséhez. Ez rendkívül fontos az időszakos fűtéssel jellemezhető házaknál. Például egy tűzhely. A hőigényes termékek és a belőlük épített falak tökéletesen felhalmozzák a hőt, a fűtési időszakokban tárolják és a rendszer kikapcsolása után fokozatosan adják le a hőt, így egész nap elfogadható hőmérsékletet tarthat fenn.

Tehát minél több hő tárolódik a szerkezetben, annál kényelmesebb és stabilabb lesz a hőmérséklet a helyiségekben.

Érdemes megjegyezni, hogy a házépítésben használt közönséges tégla és beton hőkapacitása lényegesen alacsonyabb, mint a habosított polisztirolé. Ha az ökovatát vesszük, annak háromszor nagyobb a hőkapacitása, mint a betonnak. Meg kell jegyezni, hogy nem hiába szerepel a tömeg a hőkapacitás számítási képletében. Az ecowoolhoz képest hatalmas beton- vagy téglatömegének köszönhetően lehetővé teszi, hogy a szerkezetek kőfalai hatalmas mennyiségű hőt halmozzanak fel, és kisimítsa a napi hőmérséklet-ingadozásokat. Összességében csak kis tömegű szigetelés vázas házak, a jó hőkapacitás ellenére mindenki számára a leggyengébb zóna váztechnológiák. Megoldani ez a probléma, minden házba lenyűgöző hőtárolók vannak beépítve. Ami? Ezek olyan szerkezeti részek, amelyeket nagy tömeg és elegendő mennyiség jellemez jó mutató hőkapacitás.

Példák hőtárolókra a valóságban

Mi lehet az? Például néhány belső tégla falak, nagy kályha vagy kandalló, beton esztrichek.

A bútorok minden házban vagy lakásban kiváló hőtárolók, mert a rétegelt lemez, a forgácslap és a fa valójában háromszor több hőt képes tárolni súlykilogrammonként, mint a hírhedt tégla.

Vannak-e hátrányai a hőakkumulátoroknak? Természetesen ennek a megközelítésnek a fő hátránya, hogy a hőtárolót az elrendezés elkészítésének szakaszában kell megtervezni. favázas épület. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy nehéz, és ezt figyelembe kell venni az alapítvány létrehozásakor, majd képzelje el, hogyan épül be ez az objektum a belső térbe. Érdemes elmondani, hogy nemcsak a tömeget kell figyelembe vennie, hanem mindkét jellemzőt értékelnie kell munkája során: a tömeget és a hőkapacitást. Ha például hihetetlen, húsz tonna/köbméter tömegű aranyat használ hőtárolóként, akkor a termék csak huszonhárom százalékkal fog jobban működni, mint egy két és fél tonnás betonkocka.

Melyik anyag a legalkalmasabb hőtárolóhoz?

A legjobb termék hőtárolónak egyáltalán nem beton és tégla! A réz, a bronz és a vas jól megbirkózik ezzel a feladattal, de nagyon nehézek. Furcsa módon, de a legjobb hőtároló a víz! A folyadék lenyűgöző hőkapacitású, a legnagyobb a rendelkezésünkre álló anyagok közül. Csupán a hélium (5190 J/(kg K)) és a hidrogén (14300 J/(kg K)) gázok hőkapacitása nagyobb, de ezek gyakorlati alkalmazása problémás. Ha szükséges és szükséges, tekintse meg a hőkapacitás táblázatát. a szükséges anyagok közül.

A fajhő az az energia, amely egy gramm tiszta anyag hőmérsékletének 1°-kal történő növeléséhez szükséges. A paraméter attól függ kémiai összetételés aggregációs állapot: gáznemű, folyékony vagy szilárd. Felfedezése után a termodinamikában, a hővel és a rendszer működésével kapcsolatos energiatranziensek tudományában új fejlődési kör kezdődött.

Általában, fajlagos hőkapacitást és alapvető termodinamikát alkalmaznak a gyártás során autók hűtésére tervezett radiátorok és rendszerek, valamint a kémia, az atomtechnika és az aerodinamika területén. Ha tudni szeretné, hogyan számítják ki a fajlagos hőkapacitást, olvassa el a javasolt cikket.

Mielőtt elkezdené a paraméter közvetlen kiszámítását, meg kell ismerkednie a képlettel és annak összetevőivel.

A fajlagos hőkapacitás kiszámításának képlete a következő:

c = Q/(m*∆T)

A számításoknál használt mennyiségek és szimbolikus jelöléseik ismerete rendkívül fontos. Nemcsak vizuális megjelenésüket kell azonban ismerni, hanem mindegyik jelentését is világosan megérteni. Egy anyag fajlagos hőkapacitásának kiszámítását a következő összetevők képviselik:

A ΔT az anyag hőmérsékletének fokozatos változását jelző szimbólum. A "Δ" szimbólumot delta-nak ejtik.

ΔT = t2–t1, ahol

t1 – elsődleges hőmérséklet;
t2 – változás utáni végső hőmérséklet.

m – a melegítés során felhasznált anyag tömege (g).

Q – hőmennyiség (J/J)

A CR alapján más egyenletek is származtathatók:

Q = m*кp*ΔT – hőmennyiség;
m = Q/cr*(t2 - t1) – az anyag tömege;
t1 = t2–(Q/tp*m) – elsődleges hőmérséklet;
t2 = t1+(Q/tp*m) – végső hőmérséklet.

Útmutató a paraméter kiszámításához

Vesz számítási képlet: Hőkapacitás = Q/(m*∆T)
Írja le az eredeti adatokat.
Helyettesítsd be őket a képletbe.
Végezze el a számítást, és kapja meg az eredményt.

Példaként számítsunk ki egy ismeretlen, 480 gramm tömegű, 15ºC hőmérsékletű anyagot, amely a melegítés hatására (35 ezer J leadása mellett) 250º-ra nőtt.

A fenti utasításoknak megfelelően a következő műveleteket hajtjuk végre:

Írjuk fel a kezdeti adatokat:

Q = 35 ezer J;
m = 480 g;
ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.

Vegyük a képletet, helyettesítjük az értékeket és megoldjuk:

c=Q/(m*∆T)=35 ezer J/(480 g*235º)=35 ezer J/(112800 g*º)=0,31 J/g*º.

Számítás

Végezzük el a számítást C P víz és ón a következő feltételek mellett:

m = 500 gramm;
t1 =24ºC és t2 = 80ºC – víz esetében;
t1 =20ºC és t2 =180ºC – ón esetében;
Q = 28 ezer J.

Először meghatározzuk a víz és az ón ΔT értékét:

ΔТв = t2–t1 = 80–24 = 56ºC
ΔTo = t2–t1 = 180–20 =160ºC

Ezután megtaláljuk a fajlagos hőkapacitást:

c=Q/(m*ΔTv)= 28 ezer J/(500 g *56ºC) = 28 ezer J/(28 ezer g*ºC) = 1 J/g*ºC.
c=Q/(m*ΔTo)=28 ezer J/(500 g*160ºC)=28 ezer J/(80 ezer g*ºC)=0,35 J/g*ºC.

Így a víz fajlagos hőkapacitása 1 J/g *ºC, az óné 0,35 J/g*ºC volt. Ebből arra következtethetünk, hogy azonos értékű 28 ezer Joule hőbevitel mellett az ón felmelegszik gyorsabb, mint a víz, mivel a hőkapacitása kisebb.

Nem csak gázok, folyadékok és szilárd anyagok, hanem ételt is.

Hogyan számoljuk ki az élelmiszer hőkapacitását

A teljesítmény számításánál az egyenlet a következő formában lesz:

с=(4,180*w)+(1,711*p)+(1,928*f)+(1,547*c)+(0,908 *a), ahol:

w – a termékben lévő víz mennyisége;
p – fehérjék mennyisége a termékben;
f – zsírszázalék;
c – szénhidrát százalékos aránya;
a a szervetlen komponensek százalékos aránya.

Határozzuk meg a Viola krémsajt hőkapacitását. Ehhez írja ki a szükséges értékeket a termék összetételéből (súly 140 gramm):

víz - 35 g;
fehérjék – 12,9 g;
zsírok - 25,8 g;
szénhidrátok - 6,96 g;
szervetlen komponensek – 21 g.

Akkor a következővel találjuk meg:

с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908*a)=(4.180*35)+(1.711*12.9)+(1.928*25 .8) ) + (1,547*6,96)+(0,908*21)=146,3+22,1+49,7+10,8+19,1=248 kJ/kg*ºC.

Mindig emlékezzen arra, hogy:

A fém hevítési folyamata gyorsabb, mint a vízé, mivel igen C P 2,5-szer kevesebb;
Ha lehetséges, konvertálja az eredményeket magasabb rendűre, ha a körülmények lehetővé teszik;
az eredmények ellenőrzéséhez használhatja az internetet, és megtekintheti a számított anyagot;
azonos kísérleti körülmények között jelentősebb hőmérsékletváltozások figyelhetők meg az alacsony fajlagos hőkapacitás.

A víz az egyik legcsodálatosabb anyag. Széleskörű és széles körben elterjedt használata ellenére a természet igazi rejtélye. Mivel az egyik oxigénvegyület, a víznek nagyon alacsony jellemzőkkel kell rendelkeznie, mint például a fagyás, a párolgási hő stb. De ez nem történik meg. A víz hőkapacitása önmagában mindennek ellenére rendkívül magas.

A víz hatalmas mennyiségű hőt képes elnyelni, miközben gyakorlatilag nem melegszik fel - ez az fizikai jellemző. a víz körülbelül ötször nagyobb a homok hőkapacitásánál, és tízszer nagyobb, mint a vasé. Ezért a víz természetes hűtőfolyadék. Felhalmozódási képessége nagyszámú Az energia lehetővé teszi a hőmérséklet-ingadozások kiegyenlítését a Föld felszínén és a hőviszonyok szabályozását az egész bolygón, és ez az évszaktól függetlenül megtörténik.

Ez egyedi ingatlan A víz lehetővé teszi hűtőfolyadékként való felhasználását az iparban és otthon. Ráadásul a víz széles körben elérhető és viszonylag olcsó nyersanyag.

Mit értünk hőkapacitás alatt? A termodinamika során ismeretes, hogy a hőátadás mindig meleg testről hidegre történik. Ebben az esetben egy bizonyos mennyiségű hő átadásáról beszélünk, és mindkét test hőmérséklete, mint az állapotuk jellemzője, mutatja ennek a cserének az irányát. A folyamat során egy fémtest azonos tömegű vízzel azonos kezdeti hőmérsékletek a fém többszörösen változtatja hőmérsékletét, mint a víz.

Ha posztulátumnak vesszük a termodinamika alapállítását - két testről (a többitől elszigetelve), a hőcsere során az egyik ad le, a másik pedig azonos mennyiségű hőt kap, akkor világossá válik, hogy a fém és a víz hője teljesen eltérő. kapacitások.

Így a víz (és bármely anyag) hőkapacitása egy olyan mutató, amely egy adott anyag azon képességét jellemzi, hogy hűtéskor (fűtésekor) egységhőmérsékletre vetítve adjon (vagy fogadjon) valamit.

Egy anyag fajlagos hőkapacitása az a hőmennyiség, amely egy egységnyi anyag (1 kilogramm) 1 fokkal történő felmelegítéséhez szükséges.

A test által felszabaduló vagy elnyelt hő mennyisége megegyezik a fajlagos hőkapacitás, a tömeg és a hőmérséklet-különbség szorzatával. Kalóriában mérik. Egy kalória pontosan annyi hőmennyiség, amely 1 g víz 1 fokkal való felmelegítésére elegendő. Összehasonlításképpen: a levegő fajlagos hőkapacitása 0,24 cal/g ∙°C, az alumínium - 0,22, a vas - 0,11, a higany - 0,03.

A víz hőkapacitása nem állandó. Ahogy a hőmérséklet 0-ról 40 fokra emelkedik, enyhén csökken (1,0074-ről 0,9980-ra), míg az összes többi anyagnál ez a jellemző melegítés közben nő. Ráadásul a nyomás növekedésével (mélységben) csökkenhet.

Mint tudják, a víznek három halmazállapota van - folyékony, szilárd (jég) és gáznemű (gőz). Ugyanakkor a jég fajlagos hőkapacitása körülbelül 2-szer kisebb, mint a vízé. Ez a fő különbség a víz és más anyagok között, amelyek fajlagos hőkapacitása nem változik szilárd és olvadt állapotban. mi a titok?

A tény az, hogy a jég kristályos szerkezetű, amely nem esik azonnal össze melegítéskor. A víz kis jégrészecskéket tartalmaz, amelyek több molekulából állnak, amelyeket társított molekuláknak neveznek. Amikor a vizet melegítik, annak egy részét a hidrogénkötések megsemmisítésére fordítják ezekben a képződményekben. Ez magyarázza a víz szokatlanul nagy hőkapacitását. A molekulái közötti kötések csak akkor semmisülnek meg teljesen, amikor a víz gőzzé alakul.

A fajlagos hőkapacitás 100°C-on szinte nem különbözik a 0°C-os jégétől. Ez ismét megerősíti a helyességet. ezt a magyarázatot. A gőz hőkapacitása, akárcsak a jég hőkapacitása, jelenleg sokkal jobban tanulmányozott, mint a víz, amivel kapcsolatban a tudósok még nem jutottak konszenzusra.

A belső energia munkavégzés általi változását a munka mennyisége jellemzi, i.e. A munka a belső energia változásának mértéke ez a folyamat. A test belső energiájának hőátadás során bekövetkező változását hőmennyiségnek nevezett mennyiség jellemzi.

a test belső energiájának változása a hőátadás folyamata során munkavégzés nélkül. A hőmennyiséget a betű jelzi K .

A munkát, a belső energiát és a hőt ugyanabban a mértékegységben mérik - joule-ban ( J), mint minden típusú energia.

A termikus méréseknél korábban egy speciális energiaegységet használtak hőmennyiség mértékegységeként - a kalóriát ( ürülék), egyenlő 1 gramm víz 1 Celsius-fokkal történő felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség (pontosabban 19,5 és 20,5 ° C között). Ezt a mértékegységet jelenleg különösen a hőfogyasztás (hőenergia) kiszámításához használják bérházak. A hő mechanikai megfelelőjét kísérletileg megállapították - a kalória és a joule közötti összefüggést: 1 cal = 4,2 J.

Ha egy test bizonyos mennyiségű hőt munka nélkül ad át, belső energiája megnő, ha a test bizonyos mennyiségű hőt ad le, akkor a belső energiája csökken.

Ha két azonos edénybe 100 g vizet öntünk, az egyikbe, a másikba 400 g-ot azonos hőmérsékleten, és azonos égőkre helyezzük, akkor az első edényben lévő víz korábban fel fog forrni. Így minél nagyobb a testtömeg, annál nagyobb hőmennyiségre van szüksége a felmelegedéshez. Ugyanez a helyzet a hűtéssel.

A test felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség attól is függ, hogy milyen anyagból áll a test. A test felmelegítéséhez szükséges hőmennyiségnek az anyag típusától való függését egy fizikai mennyiség jellemzi, az ún fajlagos hőkapacitás anyagokat.

- Ezt fizikai mennyiség, egyenlő azzal a hőmennyiséggel, amelyet 1 kg anyagra kell átadni, hogy az 1 °C-kal (vagy 1 K-vel) felmelegedjen. 1 kg anyag 1 °C-ra hűtve ugyanannyi hőt bocsát ki.

A fajlagos hőkapacitást a betű jelöli Val vel. A fajlagos hőkapacitás mértékegysége a 1 J/kg °C vagy 1 J/kg °K.

Az anyagok fajlagos hőkapacitását kísérleti úton határozzuk meg. A folyadékok fajlagos hőkapacitása nagyobb, mint a fémek; A víznek a legnagyobb a fajhője, az aranynak nagyon kicsi a fajhője.

Mivel a hőmennyiség megegyezik a test belső energiájának változásával, elmondhatjuk, hogy a fajlagos hőkapacitás azt mutatja meg, hogy a belső energia mennyit változik 1 kg anyag, amikor a hőmérséklete a 1 °C. Különösen 1 kg ólom belső energiája 140 J-el növekszik, ha 1 °C-kal melegítjük, és 140 J-vel csökken lehűtve.

K tömegtest felmelegítéséhez szükséges m hőmérsékleten t 1 °С hőmérsékletig t 2 °С, egyenlő az anyag fajlagos hőkapacitásának, a testtömegnek, valamint a végső és a kezdeti hőmérséklet különbségének szorzatával, azaz.

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

Ugyanezt a képletet használják a test által a hűtés során leadott hőmennyiség kiszámításához. Csak ebben az esetben kell a kezdeti hőmérsékletből levonni a véghőmérsékletet, pl. tól től nagyobb érték vonjuk le a kisebb hőmérsékletet.