Nxehtësia është energjia e brendshme e molekulave që përbëjnë trupin. Ai rrjedh nga një trup i nxehtë në një trup të ftohtë kur ato mbahen në kontakt. Matja e sasisë së nxehtësisë quhet kalorimetri . Nga përvoja jonë e përditshme, ne zbulojmë se trupa të ndryshëm kërkojnë sasi të ndryshme të energjisë termike për rritjen e barabartë të temperaturës së tyre. Kjo veti e trupit shprehet me kapacitetin e tij termik ose termik. Kapaciteti termik i trupit është sasia e energjisë së nxehtësisë që kërkohet për të rritur temperaturën me 1°C ose 1 K dhe shënohet me simbolin C'. Për shembull, nëse kapaciteti i nxehtësisë i një trupi është 60 JK -1 , kjo do të thotë se nevojiten 60 J energji termike për të rritur temperaturën e atij trupi me 1K ose 1°C.
Kapaciteti i nxehtësisë C' = Sasia e energjisë termike të furnizuar/rritja e temperaturës Nëse kur i jep një sasi Q nxehtësie një trupi, temperatura e tij rritet përmes ∆t atëherë C' = Q ∕ ∆t |
Njësitë e kapacitetit të nxehtësisë
Njësia SI e kapacitetit të nxehtësisë është xhaul për kelvin ose xhaul për shkallë C. Njësitë e tjera të zakonshme të kapacitetit të nxehtësisë janë cal °C -1 dhe kcal °C -1 .
1 kcal °C -1 = 1000 cal °C -1
1 cal K -1 = 4,2 J K -1
Kapaciteti termik i trupit kur shprehet në njësi të masës quhet kapaciteti termik specifik i substancës së atij trupi. Ajo shënohet me simbolin c. Kapaciteti specifik i nxehtësisë është veti karakteristike e substancës dhe është e ndryshme për trupa të ndryshëm. Kapaciteti specifik termik i një lënde përcaktohet si kapaciteti i nxehtësisë për njësi masë të një trupi të asaj substance.
Kapaciteti termik specifik c = Kapaciteti termik i trupit C' / Masa e trupit m si C' = Q ∕ ∆t Prandaj, \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) ose \(Q = c \times m \times \Delta t\) Kapaciteti specifik i nxehtësisë i një substance është sasia e energjisë termike që kërkohet për të rritur temperaturën e masës njësi të asaj substance me 1 °C ose 1 K. |
Sasia e energjisë termike të absorbuar për të rritur temperaturën e trupit varet nga tre faktorë:
Njësia e kapacitetit specifik të nxehtësisë
Njësia SI e kapacitetit specifik të nxehtësisë është xhaul për kilogram për kelvin (J kg -1 K -1 ) ose xhaul për kilogram për gradë celsius (J kg -1 °C -1 ).
Njësitë e tjera të kapacitetit specifik të nxehtësisë janë cal g -1 °C -1 dhe kcal kg -1 °C -1 .
1 cal g -1 °C -1 = 4,2 × 10 3 J kg -1 K -1
Për shembull, nëse kapaciteti termik specifik i hekurit është 0,48 J∕g °C, kjo do të thotë se energjia e nxehtësisë e nevojshme për të rritur temperaturën e 1 g hekuri me 1°C është 0,48 J.
Kapaciteti i nxehtësisë | Kapaciteti specifik i nxehtësisë |
Është sasia e energjisë termike e nevojshme për të rritur temperaturën e të gjithë trupit me 1°C. | Është sasia e energjisë termike që kërkohet për të rritur temperaturën e një njësie të masës së trupit me 1°C. |
Varet nga substanca dhe masa e trupit; aq më shumë masa është kapaciteti i tij i nxehtësisë. | Nuk varet nga masa e trupit; është veti karakteristike e substancës së trupit. |
Njësia e saj JK -1 | Njësia e saj J Kg-1K -1 |
Kapaciteti specifik i nxehtësisë është i ndryshëm për substanca të ndryshme. Zakonisht, një përcjellës i mirë ka një kapacitet të ulët specifik të nxehtësisë ndërsa një përcjellës i keq ka një kapacitet të lartë specifik të nxehtësisë. Nëse ngrohim masën e barabartë të dy substancave të ndryshme në të njëjtin djegës për të dhënë një sasi të barabartë furnizimi me nxehtësi, do të vërejmë se pas të njëjtit interval kohor, rritja e temperaturës për dy substanca të ndryshme është e ndryshme. Kjo është për shkak të kapaciteteve të ndryshme specifike të nxehtësisë. Substanca me kapacitet të ulët termik specifik tregon një rritje të shpejtë dhe të lartë të temperaturës, kështu që është një përcjellës më i mirë i nxehtësisë sesa substanca me kapacitet të lartë specifik të nxehtësisë e cila tregon një rritje të ngadaltë dhe të vogël të temperaturës.
Uji ka një kapacitet të lartë specifik termik (=4200 J Kg -1 K -1 ). Kapaciteti specifik i nxehtësisë është i ndryshëm për një substancë në fazat e saj të ndryshme si për ujin, kapaciteti specifik i nxehtësisë është 4200 J Kg -1 K -1 , i akullit është 2100 J Kg -1 K -1 dhe avulli është 460 J Kg -1 K -1 .
Substanca | Kapaciteti specifik i nxehtësisë | |
në J Kg -1 K -1 | në cal g -1 °C -1 | |
Plumbi | 130 | 0,031 |
Argjendi | 235 | 0,055 |
Bakri | 399 | 0,095 |
Hekuri | 483 | 0,115 |
Alumini | 882 | 0.21 |
Vaj vajguri | 2100 | 0.50 |
Akull | 2100 | 0.50 |
Uji i Detit | 3900 | 0,95 |
Uji | 4180 | 1.0 |
Temperatura dhe nxehtësia specifike: Grafiku i mëposhtëm tregon se sa gradë Celsius rritet një gram i një materiali specifik nga një kalori nxehtësie.
Pyetja 1: Një copë metalike me masë 50 g në 30 °C kërkonte 2400 J energji nxehtësie për të rritur temperaturën e saj në 330 °C. Llogaritni kapacitetin termik specifik të metalit.
Zgjidhje: Jepet, m = 50 g, energjia e nxehtësisë = 2400 J, rritja e temperaturës = 330 − 30 = 300 °C = 300 K.
Kapaciteti specifik i nxehtësisë \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
Pyetja 2: Cila masë e një lëngu A me kapacitet specifik të nxehtësisë 0,84 J g -1 K -1 në një temperaturë 40 °C duhet të përzihet me 100 g të një lëngu B me kapacitet termik specifik 2,1 J g -1 K -1 në 20 °C në mënyrë që temperatura përfundimtare e përzierjes të bëhet 32 °C?
Zgjidhja: Rënia e temperaturës së lëngut A = 40−32 = 8 °C, Ngritja e temperaturës së lëngut B = 32 − 20 = 12 °C
Energjia e nxehtësisë jepet me m gram lëng A = m × 0,84 × 8 J
Energjia e nxehtësisë e marrë nga 100 gram lëng B = 100 × 2,1 × 12 J
Duke supozuar se nuk ka humbje të nxehtësisë, energjia e nxehtësisë e dhënë nga A = energjia e nxehtësisë e marrë nga B
m×0,84× 8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 gram