Як знайти питому теплоємність

Як знайти питому теплоємність

Кількість теплоти, необхідне для нагрівання тіла, залежить від його маси, від зміни його температури і від так званої питомої теплоємності речовини, з якої складається тіло.

Інструкція

  1. Питомою теплоємністю речовини називається кількість теплоти, необхідне для нагрівання або охолодження 1 кг речовини на 1 Кельвін. Тобто в інших словах, якщо наприклад питома теплоємність води дорівнює 4,2 кДж / (кг * К) — це означає, що для того, щоб нагріти один кг води на один градус, необхідно передати цьому кг води 4,2 кДж енергії. Питома теплоємність речовини знаходиться за формулою:

    C = Q / m (T_2-T_1)

    Одиниця питомої теплоємності має розмірність в системі СІ — (Дж / кг * К).
  2. Питома теплоємність тіла визначається досвідченим шляхом за допомогою калориметра і термометра. Найпростіший калориметр складається з відполірованого металевого склянки, поставленого всередині іншого металевого склянки на пробках (з метою теплової ізоляції) і наповненою водою або іншою рідиною з відомою питомою теплоємністю. Тіло (тверде, рідке або), нагріте до певної температури t, опускають в калориметр, температура в якому вимірюється. Нехай до опускання випробовується тіла температура рідини в калориметрі дорівнювала t_1, а після того, як температура води (рідини) і опущеного в неї тіла зрівняються, вона стане рівною θ.
  3. Із закону збереження енергії випливає, що теплота Q, віддана нагрітим тілом, дорівнює сумі теплоти Q_1, отриманої водою, і Q_2, отриманої калориметрів:

    Q = Q_1 + Q_2

    Q = cm (t-θ), Q_1 = c_1 m_1 (θ-t_1), Q_2 = c_2 m_2 (θ-t_1)

    cm (t-θ) = c_1 m_1 (θ-t_1) + c_2 m_2 (θ-t_1)

    тут c_1 і m_1 — питома теплоємність і маса води в калориметрі, c_2 і m_2 — питома теплоємність і маса матеріалу калориметра.

    Це рівняння, що виражає баланс теплової енергії, називається рівнянням теплового балансу. З нього знайдемо

    c = (Q_1 + Q_2) / m (t-θ) = (c_1 m_1 (θ-t_1) + c_2 m_2 (θ-t_1)) / m (t-θ) = (c_1 m_1 + c_2 m_2) (θ- t_1) / m (t-θ)