Ciepłem właściwym nazywamy ilość energii potrzebnej do ogrzania 1 kg substancji o 1°C. To, o ile zmieni się temperatura podgrzewanej przez nas substancji przez transfer pewnej ilości energii zależy od ciepła właściwego tej substancji, oznaczanego literą c.
Przykładowo, dużo łatwiej jest podgrzać stal (c = 450 J/KgC) niż wodę (c = 4190 J/KgC). Im mniejsze ciepło właściwe substancji tym łatwiej podgrzać (lub ochłodzić) tę substancję.
1. Czym jest ciepło właściwe
Już w osiemnastym wieku, szkocki fizyk Joseph Black odkrył, że dostarczając taką samą ilość ciepła do dwóch substancji o takiej samej masie powodujemy różny wzrost temperatury. Ciepło właściwe to właściwość substancji ilustrująca jak łatwo jest podgrzać lub ochłodzić tą substancję.
Podgrzewając substancję powodujemy wzrost jej temperatury. O ile wzrośnie temperatura substancji zależy od kilku czynników: masy substancji, jej ciepła właściwego oraz ilości dostarczonego ciepła. Zależność tą możemy zapisać za pomocą wzoru: Q = m ⋅ c ⋅ Δt.
\large Q = m \cdot c \cdot \Delta t
Gdzie Q – ciepło (przepływ energii), m – masa, c – to ciepło właściwe, Δt – zmiana temperatury.
2. Jak obliczyć ciepło właściwe
Ciepło właściwe możemy wyliczyć ze wzoru na przepływ energii (ciepło) powyżej.
\large c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t} = \frac{Q}{m \cdot (t_k-t_p)}
Gdzie Q – ciepło (przepływ energii), m – masa, c – to ciepło właściwe, Δt – zmiana temperatury, tk – temperatura końcowa, tp – temperatura początkowa.
Jednostką ciepła właściwego jest J/kgC (J/kgK) – dżul przez kilogram Celsjusz (Kelwin).
Zadanie:
Czajnik zagotował pół litra wody dostarczając jej 168 300 J ciepła (pobierając moc 1870 W przez około 90 sekund). Oblicz ciepło właściwe wody jeżeli temperatura początkowa wynosiła 20C.
Dane:
Q = 168 300 J
m = 0,5 kg
Δt = 100C – 20C = 80C
\large c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t} = \frac{168 300}{0.5 kg \cdot 80C}
c = ~4207 J/KgC
Uzyskany wynik różni się nieznacznie od tabelarycznej wartości ciepła właściwego z uwagi na błędy pomiarowe oraz niedoskonałą izolacje czajnika (czajnik też trochę się nagrzewa podczas gotowania wody).
3. Od czego zależy ciepło właściwe
Ciepło właściwe zależy od warunków, w których odbywa się przepływ energii -temperatury substancji oraz ciśnienia. W niskich temperaturach wartość ciepła właściwego może gwałtownie zmaleć – czyli będzie łatwiej ogrzać taką substancję.
Dla nieznacznych zmian temperatury ciepło właściwe możemy w uproszczeniu przyjąć jako stałe.
4. Tabela ciepła właściwego substancji
Tabela wartości ciepła właściwego wybranych substancji dla temperatury 20C oraz ciśnienia 1 atm (~1013 hPa).
Substancja | Ciepło właściwe (J/kgC) |
Aluminium | 900 |
Alkohol etylowy | 2400 |
Lód | 2100 |
Miedź | 385 |
Para wodna | 2010 |
Woda | 4190 |
Żelazo | 450 |
PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:
Następny temat:
Zmiany stanów skupienia
Pozostałe tematy z działu: TERMODYNAMIKA
Temperatura | Skale temperatur | Energia wewnętrzna | Przepływ energii (ciepło) | Jednostka ciepła: dżul | Pierwsza zasada termodynamiki | Przewodnictwo cieplne | Zjawisko konwekcji | Ciepło właściwe | Zmiany stanów skupienia | Topnienie i krzepnięcie | Parowanie i skraplanie