Back to the topics list

топлински капацитет

Топлината е внатрешна енергија на молекулите што го сочинуваат телото. Тој тече од топло тело во ладно тело кога тие се одржуваат во контакт. Мерењето на количината на топлина се нарекува калориметрија . Од нашето секојдневно искуство, откриваме дека на различни тела им е потребна различна количина на топлинска енергија за еднаков пораст на нивната температура. Ова својство на телото се изразува во однос на неговиот топлински или топлински капацитет. Топлинскиот капацитет на телото е количината на топлинска енергија потребна за да се подигне температурата за 1°C или 1 K и се означува со симболот C'. На пример, ако топлинскиот капацитет на едно тело е 60 JK ^-1 , тоа значи дека се потребни 60 J топлинска енергија за да се подигне температурата на тоа тело за 1K или 1°C.

Единици за топлински капацитет
Единицата за топлински капацитет SI е џул по келвин или џул на степен C. Другите вообичаени единици за топлински капацитет се cal °C ^-1 и kcal °C ^-1 .
1 kcal °C ^-1 = 1000 cal °C ^-1

1 кал K- ¹ = 4,2 J K- ¹

СПЕЦИФИЧЕН ТОПЛИНСКИ КАПАЦИТЕТ

Топлинскиот капацитет на телото кога се изразува во единица маса се нарекува специфичен топлински капацитет на супстанцијата на тоа тело. Се означува со симболот c. Специфичниот топлински капацитет е карактеристично својство на супстанцијата и е различен за различни тела. Специфичниот топлински капацитет на супстанцијата се дефинира како топлински капацитет по единица маса на телото на таа супстанција.

Количината на топлинска енергија што се апсорбира за да се зголеми температурата на телото зависи од три фактори:

• Маса на телото, Q ∝ m.
• Зголемување на температурата на телото, Q ∝ ∆t
• Материјалот или супстанцијата на телото, Q ∝ в

Единица за специфичен топлински капацитет

SI единицата за специфичен топлински капацитет е џул по килограм по келвин (J kg ^-1 K- ¹ ) или џул по килограм по степен Целзиусов (J kg ^-1 °C ^-1 ).
Другите единици на специфичен топлински капацитет се cal g ^-1 °C ^-1 и kcal kg ^-1 °C ^-1 .

1 cal g ^-1 °C ^-1 = 4,2 × 10 ³ J kg ^-1 K ^-1

На пример, ако специфичниот топлински капацитет на железото е ,48 J∕g °C, тоа значи дека топлинската енергија потребна за да се подигне температурата на 1 g железо за 1 °C е 0,48 J.

РАЗЛИКА МЕЃУ ТОПЛИНСКИ КАПАЦИТЕТ И СПЕЦИФИЧЕН ТОПЛИНСКИ КАПАЦИТЕТ

СПЕЦИФИЧЕН ТОПЛИНСКИ КАПАЦИТЕТ НА НЕКОИ ЗАЕДНИЧКИ СУПСТАНЦИИ

Специфичниот топлински капацитет е различен за различни супстанции. Обично, добар проводник има низок специфичен топлински капацитет додека лошиот проводник има висок специфичен топлински капацитет. Ако ја загрееме еднаквата маса на две различни супстанции на ист горилник за да дадеме еднаква количина на снабдување со топлина, ќе забележиме дека по истиот временски интервал, порастот на температурата за две различни супстанции е различен. Ова се должи на нивните различни специфични топлински капацитети. Супстанцијата со низок специфичен топлински капацитет покажува брз и висок пораст на температурата, така што е подобар спроводник на топлина од супстанцијата со висок специфичен топлински капацитет што покажува бавен и мал пораст на температурата.
Водата има висок специфичен топлински капацитет (=4200 J Kg ^-1 K ^-1 ). Специфичниот топлински капацитет е различен за супстанција во нејзините различни фази како што е за вода, специфичниот топлински капацитет е 4200 J Kg ^-1 K- ¹ , мразот е 2100 J Kg ^-1 K- ¹ и пареата е 460 J Kg ^-1 K-1 ^-1 .

Температура и специфична топлина: Графиконот подолу покажува колку степени Целзиусови еден грам од специфичен материјал се подига за една калорија топлина.

Апликација

• Водата се користи како течност за ладење: Радијаторите во автомобилите и генераторите користат вода за ладење. Со дозволување на водата да тече во цевките околу загреаните делови на машината, топлинската енергија од таквите делови се отстранува. Водата во цевките може да извлече повеќе топлина од околината без многу зголемување на температурата поради високиот специфичен топлински капацитет.
• Земјоделците ги полнат своите полиња со вода за да ги заштитат посевите од мраз: во студените зимски ноќи, ако атмосферата падне под 0 °C, водата во фините капилари на растенијата ќе замрзне, па вените ќе пукнат поради зголемување на волуменот, а растението ќе умре. За да се спасат земјоделските култури во студените ноќи, земјоделците ги полнат своите полиња со вода, бидејќи водата има висок специфичен топлински капацитет, таа не дозволува температурата на околината да падне до 0 °C.
• Основата на тавата се прави густа: со тоа што основата на тавата се прави густа, се зголемува нејзиниот топлински капацитет, поради што полека се загрева и со бавно ѝ дава топлинска енергија на храната за нејзино правилно готвење и по нејзиното готвење. ја одржува храната топла подолго време.

Прашање 1: Метално парче маса од 50 g на 30 °C бара 2400 J топлинска енергија за да се подигне неговата температура на 330 °C. Пресметајте го специфичниот топлински капацитет на металот.
Решение: Дадено, m = 50 g, топлинска енергија = 2400 J, пораст на температурата = 330 − 30 = 300 °C = 300 K.
Специфичен топлински капацитет \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g ^-1 K ^-1

Прашање 2: Која маса на течност А со специфичен топлински капацитет 0,84 J g ^-1 K- ¹ на температура од 40 °C мора да се измеша со 100 g течност B со специфичен топлински капацитет 2,1 J g ^-1 K- ¹ на 20 °C за крајната температура на смесата да стане 32 °C?
Решение: пад на температурата на течноста А = 40−32 = 8 °C, пораст на температурата на течноста B = 32 − 20 = 12 °C
Топлинската енергија е дадена со m грам течност А = m × 0,84 × 8 Ј
Топлинска енергија земена од 100 грама течност B = 100 × 2,1 × 12 J
Претпоставувајќи дека нема загуба на топлина, топлинската енергија дадена од А = топлинска енергија земена од Б
m×0,84×8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 грама