Ciepło to energia wewnętrzna cząsteczek tworzących ciało. Przepływa z gorącego ciała do zimnego ciała, gdy są one w kontakcie. Pomiar ilości ciepła nazywa się kalorymetrią . Z naszego codziennego doświadczenia wynika, że różne ciała wymagają różnej ilości energii cieplnej do równego wzrostu ich temperatury. Ta właściwość ciała jest wyrażona w kategoriach jego pojemności cieplnej lub cieplnej. Pojemność cieplna ciała to ilość energii cieplnej potrzebna do podniesienia temperatury o 1°C lub 1 K i oznaczana jest symbolem C'. Na przykład, jeśli pojemność cieplna ciała wynosi 60 JK -1 , oznacza to, że potrzeba 60 J energii cieplnej, aby podnieść temperaturę tego ciała o 1 K lub 1°C.
Pojemność cieplna C' = Ilość dostarczonej energii cieplnej/wzrost temperatury Jeżeli po oddaniu ciału ilości ciepła Q, jego temperatura wzrośnie o ∆t, to C' = Q ∕ ∆t |
Jednostki pojemności cieplnej
Jednostką pojemności cieplnej w układzie SI jest dżul na kelwin lub dżul na stopień C. Inne popularne jednostki pojemności cieplnej to cal °C -1 i kcal °C -1 .
1 kcal °C -1 = 1000 kcal °C -1
1 kcal K -1 = 4,2 J K -1
Pojemność cieplna ciała wyrażona w jednostkach masy nazywana jest pojemnością cieplną właściwą substancji tego ciała. Jest oznaczony symbolem c. Ciepło właściwe jest charakterystyczną właściwością substancji i jest różne dla różnych ciał. Ciepło właściwe substancji definiuje się jako pojemność cieplną przypadającą na jednostkę masy ciała tej substancji.
Ciepło właściwe c = Pojemność cieplna ciała C' / Masa ciała m ponieważ C' = Q ∕ ∆t Zatem \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) lub \(Q = c \times m \times \Delta t\) Ciepło właściwe substancji to ilość energii cieplnej potrzebnej do podniesienia temperatury jednostkowej masy tej substancji o 1°C lub 1 K. |
Ilość energii cieplnej pochłanianej w celu podniesienia temperatury ciała zależy od trzech czynników:
Jednostka ciepła właściwego
Jednostką ciepła właściwego w układzie SI jest dżul na kilogram na kelwin (J kg -1 K -1 ) lub dżul na kilogram na stopień Celsjusza (J kg -1 °C -1 ).
Pozostałe jednostki ciepła właściwego to cal g -1 °C -1 i kcal kg -1 °C -1 .
1 cal g -1 °C -1 = 4,2 × 10 3 J kg -1 K -1
Na przykład, jeśli ciepło właściwe żelaza wynosi 0,48 J∕g °C, oznacza to, że energia cieplna potrzebna do podniesienia temperatury 1 g żelaza o 1°C wynosi 0,48 J.
| Pojemność cieplna | Specyficzna pojemność cieplna |
| Jest to ilość energii cieplnej potrzebna do podniesienia temperatury całego ciała o 1°C. | Jest to ilość energii cieplnej potrzebna do podniesienia temperatury jednostki masy ciała o 1°C. |
| To zależy od substancji i masy ciała; im większa masa, tym większa jest jego pojemność cieplna. | Nie zależy od masy ciała; jest to charakterystyczna właściwość substancji ciała. |
| Jego jednostka JK -1 | Jego jednostka J Kg-1K -1 |
Ciepło właściwe jest różne dla różnych substancji. Zwykle dobry przewodnik ma niską pojemność cieplną właściwą, podczas gdy zły przewodnik ma wysoką pojemność cieplną właściwą. Jeśli podgrzejemy równą masę dwóch różnych substancji na tym samym palniku, aby uzyskać równą ilość dostarczonego ciepła, zauważymy, że po tym samym przedziale czasu wzrost temperatury dla dwóch różnych substancji jest różny. Wynika to z ich różnych pojemności cieplnych. Substancja o małym cieple właściwym wykazuje szybki i duży wzrost temperatury, a więc jest lepszym przewodnikiem ciepła niż substancja o dużym cieple właściwym, która wykazuje powolny i niewielki wzrost temperatury.
Woda ma duże ciepło właściwe (=4200 J Kg -1 K -1 ). Ciepło właściwe jest różne dla substancji w różnych jej fazach, jak dla wody, ciepło właściwe wynosi 4200 J Kg -1 K -1 , lodu 2100 J Kg -1 K -1 i pary 460 J Kg -1 K -1 .
| Substancja | Specyficzna pojemność cieplna | |
| w J Kg -1 K -1 | w kal. g -1 °C -1 | |
| Ołów | 130 | 0,031 |
| Srebro | 235 | 0,055 |
| Miedź | 399 | 0,095 |
| Żelazo | 483 | 0,115 |
| Aluminium | 882 | 0,21 |
| Olej naftowy | 2100 | 0,50 |
| lód | 2100 | 0,50 |
| woda morska | 3900 | 0,95 |
| Woda | 4180 | 1.0 |
Temperatura i ciepło właściwe: Poniższy wykres pokazuje, o ile stopni Celsjusza jeden gram określonego materiału jest podnoszony przez jedną kalorię ciepła. 
Pytanie 1: Kawałek metalu o masie 50 g w temperaturze 30°C wymagał 2400 J energii cieplnej, aby podnieść jego temperaturę do 330°C. Oblicz ciepło właściwe metalu.
Rozwiązanie: Zakładając, że m = 50 g, energia cieplna = 2400 J, wzrost temperatury = 330 − 30 = 300 °C = 300 K.
Ciepło właściwe \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
Zadanie 2: Jaką masę cieczy A o cieple właściwym 0,84 J g -1 K -1 o temperaturze 40°C należy zmieszać ze 100 g cieczy B o cieple właściwym 2,1 J g -1 K -1 w temperaturze 20°C, aby ostateczna temperatura mieszaniny wyniosła 32°C?
Rozwiązanie: spadek temperatury cieczy A = 40−32 = 8 °C, wzrost temperatury cieczy B = 32 − 20 = 12 °C
Energia cieplna jest wyrażona jako m gram cieczy A = m × 0,84 × 8 J
Energia cieplna pobrana przez 100 gramów cieczy B = 100 × 2,1 × 12 J
Zakładając, że nie ma strat ciepła, energia cieplna podana przez A = energia cieplna pobrana przez B
m×0,84×8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 gramów
