Теплота - це внутрішня енергія молекул, що утворюють тіло. Він перетікає від гарячого тіла до холодного, коли вони контактують. Вимірювання кількості тепла називається калориметрією . З нашого повсякденного досвіду ми бачимо, що різні тіла потребують різної кількості теплової енергії для однакового підвищення їх температури. Ця властивість тіла виражається через його теплову або теплоємність. Теплоємність тіла — це кількість теплової енергії, необхідна для підвищення температури на 1°С або 1 К, і позначається символом С'. Наприклад, якщо теплоємність тіла дорівнює 60 ДжК -1 , це означає, що для підвищення температури цього тіла на 1 К або 1°С потрібно 60 Дж теплової енергії.
Теплоємність C' = кількість поставленої теплової енергії/підвищення температури Якщо при наданні Q кількості тепла тілу його температура підвищується на ∆t, то C' = Q ∕ ∆t |
Одиниці теплоємності
Одиницею вимірювання теплоємності в СІ є джоуль на кельвін або джоуль на градус С. Іншими поширеними одиницями теплоємності є кал °C -1 і ккал °C -1 .
1 ккал °C -1 = 1000 кал °C -1
1 кал К -1 = 4,2 Дж К -1
Теплоємність тіла в одиницях маси називається питомою теплоємністю речовини цього тіла. Він позначається символом c. Питома теплоємність є характерною властивістю речовини і різна для різних тіл. Питома теплоємність речовини визначається як теплоємність одиниці маси тіла цієї речовини.
Питома теплоємність c = Теплоємність тіла C' / Маса тіла m як C' = Q ∕ ∆t Тому \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) або \(Q = c \times m \times \Delta t\) Питома теплоємність речовини — це кількість теплової енергії, необхідна для підвищення температури одиниці маси цієї речовини на 1 °C або 1 K. |
Кількість теплової енергії, яка поглинається для підвищення температури тіла, залежить від трьох факторів:
Одиниця питомої теплоємності
Одиницею питомої теплоємності в СІ є джоуль на кілограм на кельвін (Дж кг -1 К -1 ) або джоуль на кілограм на градус Цельсія (Дж кг -1 °C -1 ).
Іншими одиницями питомої теплоємності є кал г -1 °C -1 і ккал кг -1 °C -1 .
1 кал г -1 °C -1 = 4,2 × 10 3 Дж кг -1 К -1
Наприклад, якщо питома теплоємність заліза дорівнює 0,48 Дж∕г °C, це означає, що теплова енергія, необхідна для підвищення температури 1 г заліза на 1 °C, становить 0,48 Дж.
| Теплоємність | Питома теплоємність |
| Це кількість теплової енергії, необхідна для підвищення температури всього тіла на 1°C. | Це кількість теплової енергії, необхідна для підвищення температури одиниці маси тіла на 1°С. |
| Це залежить від речовини і маси тіла; чим більше маса, тим більше його теплоємність. | Не залежить від маси тіла; це характерна властивість речовини тіла. |
| Його одиниця JK -1 | Його одиниця Дж Кг-1К -1 |
Питома теплоємність для різних речовин різна. Зазвичай хороший провідник має низьку питому теплоємність, тоді як поганий провідник має високу питому теплоємність. Якщо ми нагріємо однакову масу двох різних речовин на одному пальнику, щоб отримати однакову кількість тепла, ми помітимо, що через однаковий проміжок часу підвищення температури для двох різних речовин є різним. Це пояснюється їх різною питомою теплоємністю. Речовина з низькою питомою теплоємністю демонструє швидке та високе підвищення температури, тому вона є кращим провідником тепла, ніж речовина з високою питомою теплоємністю, яка демонструє повільне та невелике підвищення температури.
Вода має високу питому теплоємність (=4200 Дж Кг -1 К -1 ). Питома теплоємність речовини в різних фазах різна, наприклад, для води, питома теплоємність становить 4200 Дж кг -1 К -1 , льоду становить 2100 Дж кг -1 К -1 і пари становить 460 Дж кг -1 К -1 . -1 .
| Речовина | Питома теплоємність | |
| в Дж Кг -1 К -1 | в кал. г -1 °C -1 | |
| Вести | 130 | 0,031 |
| Срібло | 235 | 0,055 |
| Мідь | 399 | 0,095 |
| Залізо | 483 | 0,115 |
| Алюміній | 882 | 0,21 |
| Масло гасове | 2100 | 0,50 |
| лід | 2100 | 0,50 |
| Морська вода | 3900 | 0,95 |
| вода | 4180 | 1.0 |
Температура та питома теплоємність: наведений нижче графік показує, на скільки градусів Цельсія один грам певного матеріалу піднімається за допомогою однієї калорії тепла. 
Запитання 1. Металевий шматок масою 50 г при 30 °C потребував 2400 Дж теплової енергії, щоб підняти його температуру до 330 °C. Обчисліть питому теплоємність металу.
Розв’язання: дано, m = 50 г, теплова енергія = 2400 Дж, підвищення температури = 330 − 30 = 300 °C = 300 К.
Питома теплоємність \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) Дж г -1 К -1
Запитання 2: Яку масу рідини А з питомою теплоємністю 0,84 Дж г -1 К -1 при температурі 40 °С необхідно змішати зі 100 г рідини В з питомою теплоємністю 2,1 Дж г -1 К -1 при 20 °C, щоб кінцева температура суміші стала 32 °C?
Розв’язання: Зниження температури рідини A = 40−32 = 8 °C, Підвищення температури рідини B = 32 − 20 = 12 °C
Теплова енергія визначається m грам рідини A = m × 0,84 × 8 Дж
Теплова енергія, отримана 100 г рідини B = 100 × 2,1 × 12 Дж
Якщо припустити, що теплових втрат немає, теплова енергія, надана A = тепловій енергії, отриманій B
m × 0,84 × 8 = 100 × 2,1 × 12 ⇒ m = 375 грам
