Теплота – это внутренняя энергия молекул, составляющих тело. Она течет от горячего тела к холодному, когда они соприкасаются. Измерение количества теплоты называется калориметрией . Из нашего повседневного опыта мы находим, что разные тела требуют разного количества тепловой энергии для одинакового повышения их температуры. Это свойство тела выражается через его тепловую или теплоемкость. Теплоемкостью тела называется количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры на 1 °С или 1 К, и обозначается символом С'. Например, если теплоемкость тела равна 60 Дж К -1 , это означает, что для повышения температуры этого тела на 1 К или 1°С требуется 60 Дж тепловой энергии.
Теплоемкость C' = количество подведенной тепловой энергии/повышение температуры Если при сообщении телу Q количества теплоты его температура повышается на ∆t, то C' = Q ∕ ∆t |
Единицы теплоемкости
Единицей теплоемкости в системе СИ является джоуль на кельвин или джоуль на градус С. Другими распространенными единицами теплоемкости являются кал °С- 1 и ккал °С- 1 .
1 ккал °C -1 = 1000 кал °C -1
1 кал K -1 = 4,2 Дж K -1
Теплоемкость тела, выраженная в единице массы, называется удельной теплоемкостью вещества этого тела. Обозначается символом с. Удельная теплоемкость является характерным свойством вещества и различна для разных тел. Удельная теплоемкость вещества определяется как теплоемкость единицы массы тела этого вещества.
Удельная теплоемкость c = Теплоемкость тела C' / Масса тела m так как C' = Q ∕ ∆t Следовательно, \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) или \(Q = c \times m \times \Delta t\) Удельная теплоемкость вещества – это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы этого вещества на 1 °С или 1 К. |
Количество тепловой энергии, поглощаемой для повышения температуры тела, зависит от трех факторов:
Единица удельной теплоемкости
Единицей удельной теплоемкости в СИ является джоуль на килограмм на кельвин (Дж кг -1 К -1 ) или джоуль на килограмм на градус Цельсия (Дж кг -1 °С -1 ).
Другими единицами удельной теплоемкости являются кал г -1 °С -1 и ккал кг -1 °С -1 .
1 кал г -1 °С -1 = 4,2 × 10 3 Дж кг -1 К -1
Например, если удельная теплоемкость железа составляет 0,48 Дж/г °С, это означает, что тепловая энергия, необходимая для повышения температуры 1 г железа на 1 °С, составляет 0,48 Дж.
| Теплоемкость | Удельная теплоемкость |
| Это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры всего тела на 1°С. | Это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы тела на 1°С. |
| Это зависит от вещества и массы тела; чем больше масса, тем больше его теплоемкость. | Это не зависит от массы тела; это характерное свойство субстанции тела. |
| Его агрегат JK- 1 | Его агрегат Дж Кг-1К -1 |
Удельная теплоемкость различна для разных веществ. Обычно хороший проводник имеет низкую удельную теплоемкость, а плохой проводник — большую удельную теплоемкость. Если мы нагреем равную массу двух разных веществ на одной и той же горелке, чтобы дать одинаковое количество теплоты, мы заметим, что через один и тот же промежуток времени повышение температуры для двух разных веществ различно. Это связано с их разной удельной теплоемкостью. Вещество с низкой удельной теплоемкостью демонстрирует быстрое и сильное повышение температуры, поэтому оно является лучшим проводником тепла, чем вещество с высокой удельной теплоемкостью, которое демонстрирует медленное и незначительное повышение температуры.
Вода обладает высокой удельной теплоемкостью (=4200 Дж·кг- 1 ·К- 1 ). Удельная теплоемкость различна для вещества в его различных фазах, как и для воды, удельная теплоемкость 4200 Дж кг -1 К -1 , льда 2100 Дж кг -1 К -1 и пара 460 Дж кг -1 К. -1 .
| вещество | Удельная теплоемкость | |
| в Дж кг -1 К -1 | в кал г -1 °C -1 | |
| Свинец | 130 | 0,031 |
| Серебряный | 235 | 0,055 |
| Медь | 399 | 0,095 |
| Железо | 483 | 0,115 |
| Алюминий | 882 | 0,21 |
| Керосиновое масло | 2100 | 0,50 |
| Лед | 2100 | 0,50 |
| Морская вода | 3900 | 0,95 |
| Вода | 4180 | 1,0 |
Температура и удельная теплоемкость: На приведенном ниже графике показано, на сколько градусов Цельсия поднимается один грамм определенного материала при нагревании одной калории. 
Вопрос 1: Кусок металла массой 50 г при 30 °С потребовал 2400 Дж тепловой энергии, чтобы поднять его температуру до 330 °С. Вычислите удельную теплоемкость металла.
Решение: Дано, m = 50 г, тепловая энергия = 2400 Дж, повышение температуры = 330 - 30 = 300 °C = 300 K.
Удельная теплоемкость \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) Дж г -1 К -1
Вопрос 2. Какую массу жидкости А с удельной теплоемкостью 0,84 Дж·г- 1· К- 1 при температуре 40 °С необходимо смешать со 100 г жидкости В с удельной теплоемкостью 2,1 Дж·г- 1· К- 1 при 20 °С, чтобы конечная температура смеси стала 32 °С?
Решение: Падение температуры жидкости A = 40−32 = 8 °C, Повышение температуры жидкости B = 32 − 20 = 12 °C
Тепловая энергия выражается в m граммах жидкости A = m × 0,84 × 8 Дж.
Тепловая энергия, отбираемая 100 граммами жидкости B = 100 × 2,1 × 12 Дж.
Предполагая, что потери тепла отсутствуют, тепловая энергия, заданная A = тепловая энергия, полученная B.
m×0,84×8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 грамм.
