Maddelerin özgül ısı kapasitesi tablosu. Özgül Isı Kapasitesi: Tanımı, Değerleri, Örnekleri

15.10.2019

Her okul çocuğu fizik derslerinde “özgül ısı” diye bir kavramla karşılaşır. Çoğu durumda insanlar okul tanımını unutur ve çoğu zaman bu terimin anlamını hiç anlamazlar. Teknik üniversitelerde çoğu öğrenci er ya da geç belirli ısı kapasitesiyle karşılaşacaktır. Belki fizik çalışmasının bir parçası olarak veya belki birileri "termal mühendislik" veya "teknik termodinamik" gibi bir disipline sahip olacaktır. Bu durumda hatırlamanız gerekecek okul müfredatı. Aşağıda bazı maddelerin tanımını, örneklerini ve anlamlarını ele alıyoruz.

Tanım

Özgül ısı kapasitesi, sıcaklığının bir derece değişmesi için bir birim maddeye ne kadar ısı sağlanması veya ondan ne kadar ısı alınması gerektiğini karakterize eden fiziksel bir miktardır. Önemli olmadığını iptal etmek önemlidir, santigrat derece, Kelvin ve Fahrenheit, asıl önemli olan sıcaklığın birime göre değişmesidir.

Özgül ısı kapasitesinin kendi ölçü birimi vardır - uluslararası sistem birimler (SI) - Joule'ün bir kilogram ile bir Kelvin derecesinin çarpımına bölümü, J/(kg K); sistemik olmayan birim, bir kalorinin bir kilogram ve bir santigrat derecenin çarpımına oranıdır, cal/(kg °C). Bu değer çoğunlukla c veya C harfiyle gösterilir ve bazen endeksler kullanılır. Örneğin, basınç sabitse indeks p'dir ve hacim sabitse v'dir.

Tanım varyasyonları

Tartışılan fiziksel miktarın tanımının çeşitli formülasyonları mümkündür. Yukarıdakilere ek olarak kabul edilebilir bir tanım, spesifik ısı kapasitesinin bir maddenin ısı kapasitesinin kütlesine oranı olmasıdır. Bu durumda “ısı kapasitesinin” ne olduğunu net bir şekilde anlamak gerekir. Dolayısıyla ısı kapasitesi, sıcaklığını bir birim değiştirmek için bir cisme (maddeye) ne kadar ısı verilmesi veya çıkarılması gerektiğini gösteren fiziksel bir niceliktir. Bir kilogramdan daha büyük bir madde kütlesinin özgül ısı kapasitesi, tek bir değerle aynı şekilde belirlenir.

Çeşitli maddeler için bazı örnekler ve anlamlar

Bu değerin farklı maddeler için farklı olduğu deneysel olarak belirlenmiştir. Örneğin suyun özgül ısı kapasitesi 4,187 kJ/(kg·K)'dir. En çok büyük değer Hidrojen için bu fiziksel miktarın en küçüğü 14.300 kJ/(kg K), altın için ise en küçüğü 0.129 kJ/(kg K)'dir. Belirli bir madde için bir değere ihtiyacınız varsa, o zaman bir referans kitabı almanız ve ilgili tabloları ve bunların içinde ilgilendiğiniz değerleri bulmanız gerekir. Fakat modern teknolojiler Arama sürecini önemli ölçüde hızlandırmanıza olanak tanır - İnternet'te oturum açma seçeneği olan herhangi bir telefonda, ilgilendiğiniz soruyu arama çubuğuna yazmanız, aramaya başlamanız ve sonuçlara göre cevabı aramanız yeterlidir. Çoğu durumda ilk bağlantıyı takip etmeniz gerekir. Ancak bazen başka bir yere gitmeye gerek kalmaz; kısa açıklama bilgilerde sorunun cevabı görülüyor.

Özgül ısı da dahil olmak üzere, ısı kapasitesinin arandığı en yaygın maddeler şunlardır:

hava (kuru) - 1,005 kJ/(kg·K),
alüminyum - 0,930 kJ/(kg·K),
bakır - 0,385 kJ/(kg·K),
etanol - 2,460 kJ/(kg·K),
demir - 0,444 kJ/(kg·K),
cıva - 0,139 kJ/(kg·K),
oksijen - 0,920 kJ/(kg·K),
ahşap - 1.700 kJ/(kg·K),
kum - 0,835 kJ/(kg·K).

Isı kapasitesi, ısıtma sırasında bir miktar ısıyı absorbe etme veya soğutma sırasında serbest bırakma yeteneğidir. Bir vücudun ısı kapasitesi, vücudun aldığı sonsuz küçük ısı miktarının sıcaklık göstergelerindeki karşılık gelen artışa oranıdır. Değer J/K cinsinden ölçülür. Pratikte biraz farklı bir değer kullanılır - spesifik ısı kapasitesi.

Tanım

Özgül ısı kapasitesi ne anlama geliyor? Bu, bir maddenin birim miktarına ilişkin bir miktardır. Buna göre bir maddenin miktarı metreküp, kilogram ve hatta mol cinsinden ölçülebilir. Bu neye bağlıdır? Fizikte, ısı kapasitesi doğrudan hangi kantitatif birime ait olduğuna bağlıdır; bu, molar, kütle ve hacimsel ısı kapasitesi arasında ayrım yaptıkları anlamına gelir. İÇİNDE inşaat sektörü molar boyutlarla karşılaşmayacaksınız, ancak her zaman başkalarıyla karşılaşacaksınız.

Spesifik ısı kapasitesini neler etkiler?

Isı kapasitesinin ne olduğunu biliyorsunuz ancak göstergeyi hangi değerlerin etkilediği henüz belli değil. Özgül ısı kapasitesinin değeri birkaç bileşenden doğrudan etkilenir: maddenin sıcaklığı, basınç ve diğer termodinamik özellikler.

Bir ürünün sıcaklığı arttıkça özgül ısı kapasitesi artar, ancak bazı maddeler bu bağımlılıkta tamamen doğrusal olmayan bir eğriye sahiptir. Örneğin, sıcaklık göstergelerinin sıfırdan otuz yedi dereceye çıkmasıyla suyun özgül ısı kapasitesi azalmaya başlar ve sınır otuz yedi ile yüz derece arasındaysa gösterge tam tersine arttırmak.

Parametrenin aynı zamanda ürünün termodinamik özelliklerinin (basınç, hacim vb.) nasıl değişmesine izin verildiğine de bağlı olduğunu belirtmekte fayda var. Örneğin sabit basınçta ve sabit hacimde özgül ısı kapasitesi farklı olacaktır.

Parametre nasıl hesaplanır?

Isı kapasitesinin ne olduğuyla ilgileniyor musunuz? Hesaplama formülü şu şekildedir: C=Q/(m·ΔT). Bunlar ne tür anlamlardır? Q, ürünün ısıtıldığında aldığı (veya soğutma sırasında ürün tarafından salınan) ısı miktarıdır. m ürünün kütlesidir ve ΔT ürünün son ve başlangıç sıcaklıkları arasındaki farktır. Aşağıda bazı malzemelerin ısı kapasitesinin bir tablosu bulunmaktadır.

Isı kapasitesinin hesaplanması hakkında ne söyleyebilirsiniz?

Isı kapasitesini hesaplamak en kolay iş değildir, özellikle de yalnızca termodinamik yöntemler kullanıyorsanız bunu daha kesin bir şekilde yapmak imkansızdır. Bu nedenle fizikçiler istatistiksel fizik yöntemlerini veya ürünlerin mikroyapısı bilgisini kullanırlar. Gaz hesaplamaları nasıl yapılır? Bir gazın ısı kapasitesi, bir maddedeki tek tek moleküllerin termal hareketinin ortalama enerjisi hesaplanarak hesaplanır. Moleküler hareketler öteleme veya dönme şeklinde olabilir ve bir molekülün içinde bütün bir atom veya atomların titreşimi bulunabilir. Klasik istatistikler, dönme ve öteleme hareketlerinin her serbestlik derecesi için R/2'ye eşit bir molar değer olduğunu ve her titreşim serbestlik derecesi için değerin R'ye eşit olduğunu söyler. Bu kurala eşbölüm yasası da denir. .

Bu durumda, tek atomlu bir gaz parçacığının yalnızca üç öteleme serbestlik derecesi vardır ve bu nedenle ısı kapasitesi 3R/2'ye eşit olmalıdır, bu da deneyle mükemmel bir uyum içindedir. Diatomik bir gazın her molekülü, üç öteleme, iki dönme ve bir titreşim serbestlik derecesi ile ayırt edilir; bu, eşbölüm yasasının 7R/2'ye eşit olacağı anlamına gelir ve deneyimler, bir mol diatomik gazın ısı kapasitesinin şu şekilde olduğunu göstermiştir: normal sıcaklıkta 5R/2'dir. Teoriler arasında neden bu kadar fark vardı? Her şey, ısı kapasitesini belirlerken çeşitli kuantum etkilerinin hesaba katılmasının, başka bir deyişle kuantum istatistiklerinin kullanılmasının gerekli olacağı gerçeğiyle bağlantılıdır. Gördüğünüz gibi ısı kapasitesi oldukça karmaşık bir kavramdır.

Kuantum mekaniği, bir gaz molekülü de dahil olmak üzere titreşen veya dönen herhangi bir parçacık sisteminin belirli ayrık enerji değerlerine sahip olabileceğini söylüyor. Termal hareketin enerjisi ise kurulu sistem gerekli frekanstaki salınımları uyarmak için yeterli değilse, bu salınımlar sistemin ısı kapasitesine katkıda bulunmaz.

Katılarda atomların termal hareketi, belirli denge konumlarına yakın zayıf titreşimlerdir; bu, düğümler için geçerlidir. kristal kafes. Bir atomun üç titreşim serbestlik derecesi vardır ve yasaya göre katı bir cismin molar ısı kapasitesi şuna eşittir: 3nR, burada n, molekülde bulunan atomların sayısıdır. Uygulamada bu değer, yüksek sıcaklıklarda bir cismin ısı kapasitesinin yöneldiği sınırdır. Değer, birçok elementteki normal sıcaklık değişimleriyle elde edilir; bu, metallerin yanı sıra metaller için de geçerlidir. basit bağlantılar. Kurşun ve diğer maddelerin ısı kapasitesi de belirlenir.

Peki ya düşük sıcaklıklar?

Isı kapasitesinin ne olduğunu zaten biliyoruz ama eğer konuşursak düşük sıcaklıklar peki o zaman değer nasıl hesaplanacak? Eğer hakkında konuşuyoruz düşük sıcaklık göstergeleri hakkında, katı bir cismin ısı kapasitesi orantılı olduğu ortaya çıkar T 3 veya sözde Debye'nin ısı kapasitesi kanunu. Yüksek sıcaklıkları düşük olanlardan ayırmanın ana kriteri, bunların belirli bir maddenin parametre karakteristiği ile olağan olarak karşılaştırılmasıdır - bu, karakteristik veya Debye sıcaklığı q D olabilir. Sunulan değer, üründeki atomların titreşim spektrumu ile belirlenir ve önemli ölçüde kristal yapısına bağlıdır.

Metallerde iletim elektronları ısı kapasitesine belirli bir katkı sağlar. Isı kapasitesinin bu kısmı, elektronları hesaba katan Fermi-Dirac istatistikleri kullanılarak hesaplanır. Bir metalin olağan ısı kapasitesiyle orantılı olan elektronik ısı kapasitesi nispeten küçük bir değerdir ve metalin ısı kapasitesine yalnızca mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda katkıda bulunur. Daha sonra kafes ısı kapasitesi çok küçük hale gelir ve ihmal edilebilir.

Kütle ısı kapasitesi

Kütle özgül ısı kapasitesi, ürünü birim sıcaklık kadar ısıtmak için bir maddenin birim kütlesine eklenmesi gereken ısı miktarıdır. Bu miktar C harfiyle gösterilir ve joule bölü kelvin başına kilogram - J/(kg K) cinsinden ölçülür. Hepsi kütle ısı kapasitesi için.

Hacimsel ısı kapasitesi nedir?

Hacimsel ısı kapasitesi, bir ürünün birim sıcaklığına ısıtılması için birim hacmine sağlanması gereken belirli bir ısı miktarıdır. Bu gösterge joule cinsinden ölçülür ve şuna bölünür: metreküp kelvin başına veya J/(m³ K). Pek çok inşaat referans kitabında, işin kütlesel özgül ısı kapasitesi dikkate alınmaktadır.

Isı kapasitesinin inşaat sektöründe pratik uygulaması

Isıya dayanıklı duvarların yapımında birçok ısı yoğun malzeme aktif olarak kullanılmaktadır. Bu, periyodik ısıtma ile karakterize edilen evler için son derece önemlidir. Örneğin bir soba. Isı yoğun ürünler ve bunlardan yapılan duvarlar, ısıyı mükemmel bir şekilde biriktirir, ısıtma dönemlerinde depolar ve sistem kapatıldıktan sonra yavaş yavaş ısıyı serbest bırakarak gün boyunca kabul edilebilir bir sıcaklığı korumanıza olanak tanır.

Yani yapıda ne kadar fazla ısı depolanırsa odalardaki sıcaklık da o kadar konforlu ve stabil olacaktır.

Ev yapımında kullanılan sıradan tuğla ve betonun, genleşmiş polistirenden önemli ölçüde daha düşük bir ısı kapasitesine sahip olduğunu belirtmekte fayda var. Ecowool'u ele alırsak betondan üç kat daha fazla ısı kapasitesine sahiptir. Isı kapasitesinin hesaplanmasına yönelik formülde kütlenin mevcut olmasının boşuna olmadığı unutulmamalıdır. Ecowool'a kıyasla büyük, muazzam beton veya tuğla kütlesi sayesinde, yapıların taş duvarlarının büyük miktarda ısı biriktirmesine ve tüm günlük sıcaklık dalgalanmalarını yumuşatmasına olanak tanır. Toplamda yalnızca düşük yalıtım kütlesi çerçeve evler iyi ısı kapasitesine rağmen herkes için en zayıf bölgedir çerçeve teknolojileri. karar vermek bu sorun, tüm evlere etkileyici ısı akümülatörleri yerleştirilmiştir. Nedir? Bunlar, yeterli miktarda büyük bir kütle ile karakterize edilen yapısal parçalardır. iyi göstergeısı kapasitesi.

Gerçek hayatta ısı akümülatörlerine örnekler

Ne olabilir? Örneğin bazı iç Tuğla duvarlar, büyük soba veya şömine, beton şaplar.

Herhangi bir ev veya apartman dairesindeki mobilyalar mükemmel bir ısı akümülatörüdür, çünkü kontrplak, sunta ve ahşap aslında kötü şöhretli tuğlaya göre kilogram başına üç kat daha fazla ısı depolayabilir.

Termal akümülatörlerin herhangi bir dezavantajı var mı? Elbette bu yaklaşımın temel dezavantajı, ısı akümülatörünün yerleşim planı oluşturma aşamasında tasarlanmasının gerekli olmasıdır. çerçeve ev. Bunun nedeni ağır olmasıdır ve temel oluşturulurken bunun dikkate alınması gerekecek ve ardından bu nesnenin iç mekana nasıl entegre edileceğini hayal edin. Sadece kütleyi hesaba katmanız gerekmeyeceğini, aynı zamanda çalışmanızda her iki özelliği de değerlendirmeniz gerekeceğini söylemekte fayda var: kütle ve ısı kapasitesi. Örneğin, ısı akümülatörü olarak metreküp başına yirmi ton gibi inanılmaz bir ağırlığa sahip altın kullanırsanız, ürün, iki buçuk ton ağırlığındaki bir beton küpten yalnızca yüzde yirmi üç daha iyi şekilde gerektiği gibi çalışacaktır.

Isı akümülatörü için en uygun madde hangisidir?

En iyi ürün bir ısı akümülatörü için kesinlikle beton veya tuğla değildir! Bakır, bronz ve demir bu görevle iyi başa çıkıyor ancak çok ağırlar. İşin garibi, ama en iyi ısı akümülatörü sudur! Sıvı, elimizde bulunan maddeler arasında en büyüğü olan etkileyici bir ısı kapasitesine sahiptir. Yalnızca helyum (5190 J/(kg K) ve hidrojen (14300 J/(kg K)) gazları daha büyük bir ısı kapasitesine sahiptir, ancak bunların pratikte kullanılması sorunludur. İstenirse ve gerekliyse, ısı kapasitesi tablosuna bakın. ihtiyacınız olan maddelerden.

Özgül ısı, 1 gram saf maddenin sıcaklığını 1° artırmak için gereken enerjidir. Parametre ona bağlıdır kimyasal bileşim ve toplanma durumu: gaz, sıvı veya katı. Keşfedilmesinin ardından, ısıyla ve sistemin işleyişiyle ilgili enerji geçişlerinin bilimi olan termodinamikte yeni bir gelişme turu başladı.

Kural olarak, Üretimde özgül ısı kapasitesi ve temel termodinamik kullanılmaktadır kimya, nükleer mühendislik ve aerodinamik alanlarının yanı sıra otomobilleri soğutmak için tasarlanmış radyatörler ve sistemler. Spesifik ısı kapasitesinin nasıl hesaplandığını bilmek istiyorsanız önerilen makaleyi okuyun.

Parametreyi doğrudan hesaplamaya başlamadan önce formülü ve bileşenlerini öğrenmelisiniz.

Spesifik ısı kapasitesini hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

c = Q/(m*∆T)

Hesaplamalarda kullanılan büyüklükler ve sembolik gösterimleri bilgisi son derece önemlidir. Ancak bunların sadece görsel görünüşünü bilmek değil, aynı zamanda her birinin anlamını da net bir şekilde anlamak gerekir. Bir maddenin özgül ısı kapasitesinin hesaplanması aşağıdaki bileşenlerle temsil edilir:

ΔT, bir maddenin sıcaklığındaki kademeli değişimi gösteren bir semboldür. "Δ" sembolü delta olarak telaffuz edilir.

ΔT = t2–t1, burada

t1 – birincil sıcaklık;
t2 – değişiklikten sonraki son sıcaklık.

m – ısıtma sırasında kullanılan maddenin kütlesi (g).

Q – ısı miktarı (J/J)

CR'ye dayanarak diğer denklemler türetilebilir:

Q = m*кp*ΔT – ısı miktarı;
m = Q/cr*(t2 - t1) – maddenin kütlesi;
t1 = t2–(Q/tp*m) – birincil sıcaklık;
t2 = t1+(Q/tp*m) – son sıcaklık.

Parametreyi hesaplama talimatları

Almak hesaplama formülü: Isı kapasitesi = Q/(m*∆T)
Orijinal verileri yazın.
Bunları formülde yerine koyun.
Hesaplamayı yapın ve sonucu alın.

Örnek olarak, 480 gram ağırlığında, 15°C sıcaklıkta, ısıtma sonucunda (35 bin J sağlar) 250°'ye yükselen bilinmeyen bir maddeyi hesaplayalım.

Yukarıda verilen talimatlara göre aşağıdaki eylemleri gerçekleştiriyoruz:

İlk verileri yazalım:

Q = 35 bin J;
m = 480 gr;
ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 °C.

Formülü alıyoruz, değerleri değiştiriyoruz ve çözüyoruz:

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

Hesaplama

Hesaplamayı yapalım CP Aşağıdaki koşullar altında su ve kalay:

m = 500 gram;
t1 =24°C ve t2 = 80°C – su için;
t1 =20°C ve t2 =180°C – kalay için;
Q = 28 bin J.

İlk önce sırasıyla su ve kalay için ΔT'yi belirliyoruz:

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

Daha sonra spesifik ısı kapasitesini buluyoruz:

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

Böylece suyun özgül ısı kapasitesi 1 J/g*°C, kalayın özgül ısı kapasitesi ise 0,35 J/g*°C oldu. Bundan, 28 bin Joule'lük eşit ısı girdisi değeriyle kalayın ısınacağı sonucuna varabiliriz. sudan daha hızlıÇünkü ısı kapasitesi daha azdır.

Sadece gazlar, sıvılar ve katılar ama aynı zamanda yiyecek.

Yiyeceklerin ısı kapasitesi nasıl hesaplanır?

Güç kapasitesini hesaplarken denklem aşağıdaki formu alacaktır:

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

w – üründeki su miktarı;
p – üründeki protein miktarı;
f – yağ yüzdesi;
c – karbonhidrat yüzdesi;
a inorganik bileşenlerin yüzdesidir.

Viyola krem peynirinin ısı kapasitesini belirleyelim. Bunu yapmak için ürünün bileşiminden gerekli değerleri yazın (ağırlık 140 gram):

su – 35 gr;
proteinler – 12,9 g;
yağlar – 25,8 g;
karbonhidratlar – 6,96 g;
inorganik bileşenler – 21 g.

Sonra şunu buluruz:

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*°C.

Şunu her zaman hatırla:

Metalin ısınma süreci suyunkinden daha hızlıdır, çünkü CP 2,5 kat daha az;
Mümkünse, koşullar izin veriyorsa sonuçları daha yüksek bir sıraya dönüştürün;
sonuçları kontrol etmek için interneti kullanabilir ve hesaplanan maddeye bakabilirsiniz;
eşit deney koşulları altında düşük sıcaklık değerlerine sahip malzemelerde daha belirgin sıcaklık değişiklikleri gözlemlenecektir. spesifik ısı kapasitesi.

Su en şaşırtıcı maddelerden biridir. Yaygın ve yaygın kullanımına rağmen doğanın gerçek bir gizemidir. Oksijen bileşiklerinden biri olan suyun donma, buharlaşma ısısı vb. gibi özelliklerinin çok düşük olması gerekir gibi görünüyor. Ancak bu olmuyor. Tek başına suyun ısı kapasitesi her şeye rağmen son derece yüksektir.

Su, pratikte ısınmamasına rağmen büyük miktarda ısıyı emebilir - bu onun özelliğidir. fiziksel özellik. suyun ısı kapasitesi kumun ısı kapasitesinden yaklaşık beş kat, demirin ısı kapasitesinden ise on kat daha yüksektir. Bu nedenle su doğal bir soğutucudur. Biriktirme yeteneği büyük sayı enerji, Dünya yüzeyindeki sıcaklık dalgalanmalarını yumuşatmayı ve tüm gezegendeki termal rejimi düzenlemeyi mümkün kılar ve bu, yılın zamanından bağımsız olarak gerçekleşir.

Bu benzersiz özellik su, endüstride ve evde soğutucu olarak kullanılmasına olanak tanır. Ayrıca su, yaygın olarak bulunabilen ve nispeten ucuz bir hammaddedir.

Isı kapasitesi ne anlama geliyor? Termodinamik dersinden bilindiği gibi ısı transferi her zaman sıcak bir cisimden soğuk bir cisime doğru gerçekleşir. Bu durumda belli bir miktarda ısının transferinden bahsediyoruz ve her iki cismin sıcaklığı, durumlarının bir özelliği olarak bu alışverişin yönünü gösteriyor. Aynı kütlede su içeren metal bir gövdenin işlenmesinde başlangıç sıcaklıkları metal, sıcaklığını sudan birkaç kat daha fazla değiştirir.

Termodinamiğin temel ifadesini - iki gövdenin (diğerlerinden izole edilmiş), ısı değişimi sırasında biri verir ve diğeri eşit miktarda ısı alırsa, o zaman metal ve suyun tamamen farklı ısıya sahip olduğu ortaya çıkar. kapasiteler.

Bu nedenle, suyun (ve herhangi bir maddenin) ısı kapasitesi, belirli bir maddenin birim sıcaklık başına soğurken (ısıtırken) bir şeyler verme (veya alma) yeteneğini karakterize eden bir göstergedir.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi, bu maddenin bir birimini (1 kilogram) 1 derece ısıtmak için gereken ısı miktarıdır.

Bir cisim tarafından salınan veya emilen ısı miktarı, özgül ısı kapasitesi, kütle ve sıcaklık farkının çarpımına eşittir. Kalori cinsinden ölçülür. Bir kalori, tam olarak 1 gr suyu 1 derece ısıtmaya yetecek ısı miktarıdır. Karşılaştırma için: havanın özgül ısı kapasitesi 0,24 cal/g ∙°C, alüminyum - 0,22, demir - 0,11, cıva - 0,03'tür.

Suyun ısı kapasitesi sabit değildir. Sıcaklık 0'dan 40 dereceye yükseldikçe biraz düşer (1,0074'ten 0,9980'e), diğer tüm maddeler için bu özellik ısıtma sırasında artar. Ayrıca artan basınçla (derinlikte) azalabilir.

Bildiğiniz gibi suyun üç toplanma durumu vardır: sıvı, katı (buz) ve gaz (buhar). Aynı zamanda buzun özgül ısı kapasitesi suyunkinden yaklaşık 2 kat daha düşüktür. Bu, su ile özgül ısı kapasitesi katı ve erimiş halde değişmeyen diğer maddeler arasındaki temel farktır. İşin sırrı nedir?

Gerçek şu ki buz, ısıtıldığında hemen çökmeyen kristal bir yapıya sahiptir. Su, ortak adı verilen birkaç molekülden oluşan küçük buz parçacıkları içerir. Su ısıtıldığında bir kısmı bu oluşumlardaki hidrojen bağlarının yok edilmesine harcanır. Bu, suyun alışılmadık derecede yüksek ısı kapasitesini açıklar. Molekülleri arasındaki bağlar ancak suyun buhara dönüşmesiyle tamamen yok olur.

100°C sıcaklıktaki özgül ısı kapasitesi, buzun 0°C sıcaklıktaki özgül ısı kapasitesinden neredeyse hiç farklı değildir. Bu, doğruluğunu bir kez daha teyit etmektedir. bu açıklama. Buzun ısı kapasitesi gibi buharın ısı kapasitesi de şu anda sudan çok daha iyi araştırılıyor ve bilim adamları bu konuda henüz bir fikir birliğine varamadı.

İş yaparak iç enerjide meydana gelen değişiklik, iş miktarı ile karakterize edilir, yani. İş, iç enerjideki değişimin bir ölçüsüdür. bu süreç. Isı transferi sırasında bir cismin iç enerjisindeki değişiklik, ısı miktarı adı verilen bir miktarla karakterize edilir.

ısı transferi sürecinde iş yapmadan vücudun iç enerjisindeki değişikliktir. Isı miktarı harfle gösterilir Q .

İş, iç enerji ve ısı aynı birimlerde ölçülür - joule ( J), her türlü enerji gibi.

Termal ölçümlerde, daha önce ısı miktarı birimi olarak özel bir enerji birimi kullanılıyordu - kalori ( dışkı), eşit 1 gram suyu 1 santigrat derece ısıtmak için gereken ısı miktarı (daha doğrusu 19,5 ila 20,5 ° C arası). Bu birim, özellikle şu anda ısı tüketiminin (termal enerji) hesaplanmasında kullanılmaktadır. apartmanlar. Isının mekanik eşdeğeri deneysel olarak belirlenmiştir; kalori ile joule arasındaki ilişki: 1 kal = 4,2 J.

Bir cisim iş yapmadan belli bir miktar ısıyı aktardığında iç enerjisi artar, belli bir miktar ısı verirse iç enerjisi azalır.

Biri aynı sıcaklıkta, biri 400 gr olmak üzere iki özdeş kaba 100 gr su döküp aynı ocaklara koyarsanız, birinci kaptaki su daha erken kaynar. Bu nedenle vücut kütlesi ne kadar büyükse, ısınmak için ihtiyaç duyduğu ısı miktarı da o kadar fazla olur. Soğutmada da durum aynı.

Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarı aynı zamanda cismin yapıldığı maddenin türüne de bağlıdır. Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının maddenin türüne olan bu bağımlılığı, adı verilen fiziksel bir miktarla karakterize edilir. spesifik ısı kapasitesi maddeler.

- Bu fiziksel miktar, 1 kg maddeyi 1 ° C (veya 1 K) ısıtmak için verilmesi gereken ısı miktarına eşittir. 1 kg madde 1 °C soğutulduğunda aynı miktarda ısı açığa çıkar.

Özgül ısı kapasitesi harfle belirlenir İle. Özgül ısı kapasitesi birimi 1 J/kg°C veya 1 J/kg °K.

Maddelerin özgül ısı kapasitesi deneysel olarak belirlenir. Sıvıların özgül ısı kapasitesi metallere göre daha yüksektir; Su en yüksek özgül ısıya sahiptir, altının ise çok küçük bir özgül ısısı vardır.

Isı miktarı cismin iç enerjisindeki değişime eşit olduğundan özgül ısı kapasitesinin iç enerjinin ne kadar değiştiğini gösterdiğini söyleyebiliriz. 1 kg Maddenin sıcaklığı değiştiğinde 1 °C. Özellikle 1 kg kurşunun iç enerjisi 1 °C ısıtıldığında 140 J artar, soğutulduğunda 140 J azalır.

Q bir kütlenin ısıtılması için gerekli M sıcaklıkta t 1 °С sıcaklığa kadar t 2 °С, maddenin özgül ısı kapasitesinin, vücut kütlesinin ve son ve başlangıç sıcaklıkları arasındaki farkın çarpımına eşittir, yani.

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

Aynı formül, bir cismin soğurken verdiği ısı miktarını hesaplamak için de kullanılır. Sadece bu durumda son sıcaklık başlangıç sıcaklığından çıkarılmalıdır; itibaren daha büyük değer daha düşük sıcaklığı çıkarın.