10. Удельная теплоёмкость

Примеры, поясняющие понятие удельной теплоемкости

Сегодняшний урок будет посвящен такому физическому понятию, как удельная теплоемкость.

Как уже говорилось на прошлом уроке, такая величина, как количество теплоты, зависит от массы тела, разности температур и природы вещества этого тела. Вот именно род вещества характеризуется такой величиной, как удельная теплоемкость. Рассмотрим то, как удельная теплоемкость характеризует вещество, на примерах.

Пример 1. Представим, что необходимо нагреть 1 кг воды на 1℃. Для этого, естественно, понадобится определенное количество теплоты. Вот это количество теплоты и будет определять удельную теплоемкость воды, а в общем удельную теплоемкость любого вещества (рис. 1). Например, для такого нагрева воды нам потребуется 4200 Дж теплоты.

Пример 2. Если рассмотреть нагревание 1 кг какого-либо другого вещества на 1℃, например стали или железа, то потребуется уже другое количество теплоты, оно и будет являться удельной теплоемкостью для этого вещества (рис. 2). Для свинца понадобится в таком случае 130 Дж теплоты.

Формула для расчета удельной теплоемкости

Введем формулу для расчета удельной теплоемкости:

Обозначения:

- удельная теплоемкость вещества,;

- масса тела, кг;

- изменение температуры тела, ℃;

- количество теплоты, Дж.

Таблица удельных теплоемкостей

Когда речь идет об измерении значения удельной теплоемкости для конкретного вещества, мы имеем право пользоваться уже измеренными приближенными значениями, которые собраны в специальной таблице удельных теплоемкостей различных веществ. Пример такой таблицы вы можете увидеть на рис. 3.

Определение удельной теплоемкости вещества

Определение. Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1℃, называется удельной теплоемкостью вещества.

Калориметр

Рассмотрим такой прибор, как калориметр (рис. 4).

Калориметр (от лат. calor – тепло и metor – измерять) – прибор для измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощающейся в каком-либо физическом, химическом или биологическом процессе. Термин «калориметр» был предложен А. Лавуазье и П. Лапласом.

Состоит калориметр из крышки, внутреннего и внешнего стакана. Очень важным в конструкции калориметра является то, что между меньшим и большим сосудами существует прослойка воздуха, которая обеспечивает из-за низкой теплопроводности плохую теплопередачу между содержимым и внешней средой. Такая конструкция позволяет рассматривать калориметр как своеобразный термос и практически избавиться от воздействий внешней среды на протекание процессов теплообмена внутри калориметра.

Предназначен калориметр для более точных, чем указано в таблице, измерений удельных теплоемкостей и других тепловых параметров тел.

Замечание. Важно отметить, что такое понятие, как количество теплоты, которым мы очень часто пользуемся, нельзя путать с внутренней энергией тела. Количество теплоты определяет именно изменение внутренней энергии, а не его конкретное значение.

Анализ табличного значения удельной теплоемкости

Отметим, что удельная теплоемкость у разных веществ разная, что можно увидеть по таблице (рис. 3). Например, у золота удельная теплоемкостьКак мы уже указывали ранее, физический смысл такого значения удельной теплоемкости означает, что для нагревания 1 кг золота на 1 °С ему необходимо сообщить 130 Дж теплоты (рис. 5).

На следующем уроке мы обсудим вычисление значения количества теплоты. 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.

2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Домашнее задание

1. Стр. 22: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

2. Удельная теплоемкость меди равнаЧто это означает?

3. Металлическому цилиндру массой 250 г передали 46 кДж тепла, и он нагрелся с 25 до 225℃. Из какого металла изготовлен цилиндр?

4. * Какие изменения произошли бы на Земле, если бы удельная теплоемкость воды была в 10 раз меньше?