Удельная теплоемкость бетона физика 8 класс: Удельная теплоёмкость

Содержание

Удельная теплоемкость вещества — формулы, определение, обозначение

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

Возьмите в руки металлическое украшение с любым камнем. Камушек будет греться достаточно долго, в то время, как металл у этого же украшения нагреется значительно быстрее. У этих материалов разная теплоемкость — давайте разбираться, что это значит.

Нагревание и охлаждение

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Виу-виу-виу! Внимание!

Обнаружено новое непонятное слово — теплопередача.
Минуточку, давайте закончим с количеством теплоты.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

Нагревание

Q = cm(t_{конечная} — t_{начальная})

Охлаждение

Q = cm(t_{начальная} — t_{конечная})

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Виды теплопередачи

Теплопередача — процесс передачи теплоты (обмена энергией).

Здесь все совсем несложно, видов всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается.

Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.

Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Если мы греемся у камина, то получаем тепло конвекцией или излучением?🤔

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это

конвекция.

Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

Нагревание

Q = cm(t_{конечная} — t_{начальная})

Охлаждение

Q = cm(t_{начальная} — t_{конечная})

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Удельная теплоемкость вещества

c= Q/m(t_{конечная} — t_{начальная})

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества

c= C/m

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

C — теплоемкость вещества [Дж/˚C]

m — масса [кг]

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же.

Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела

Q = C(t_{конечная} — t_{начальная})

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Газы	C, Дж/(кг·К)
Азот N2	1051
Аммиак Nh4	2244
Аргон Ar	523
Ацетилен C2h3	1683
Водород h3	14270
Воздух	1005
Гелий He	5296
Кислород O2	913
Криптон Kr	251
Ксенон Xe	159
Метан Ch5	2483
Неон Ne	1038
Оксид азота N2O	913
Оксид азота NO	976
Оксид серы SO2	625
Оксид углерода CO	1043
Пропан C3H8	1863
Сероводород h3S	1026
Углекислый газ CO2	837
Хлор Cl	520
Этан C2H6	1729
Этилен C2h5	1528

Металлы и сплавы	C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al	897
Бронза алюминиевая	420
Бронза оловянистая	380
Вольфрам W	134
Дюралюминий	880
Железо Fe	452
Золото Au	129
Константан	410
Латунь	378
Манганин	420
Медь Cu	383
Никель Ni	443
Нихром	460
Олово Sn	228
Платина Pt	133
Ртуть Hg	139
Свинец Pb	128
Серебро Ag	235
Сталь стержневая арматурная	482
Сталь углеродистая	468
Сталь хромистая	460
Титан Ti	520
Уран U	116
Цинк Zn	385
Чугун белый	540
Чугун серый	470

Жидкости	Cp, Дж/(кг·К)
Азотная кислота (100%-ная) Nh4	1720
Бензин	2090
Вода	4182
Вода морская	3936
Водный раствор хлорида натрия (25%-ный)	3300
Глицерин	2430
Керосин	2085…2220
Масло подсолнечное рафинированное	1775
Молоко	3906
Нефть	2100
Парафин жидкий (при 50С)	3000
Серная кислота (100%-ная) h3SO4	1380
Скипидар	1800
Спирт метиловый (метанол)	2470
Спирт этиловый (этанол)	2470
Топливо дизельное (солярка)	2010

Задача

Какое твердое вещество массой 2 кг можно нагреть на 10 ˚C, сообщив ему количество теплоты, равное 7560 Дж?

Решение:

Используем формулу для нахождения удельной теплоемкости вещества:

c= Q/m(t_{конечная} — t_{начальная})

Подставим значения из условия задачи:

c= 7560/2*10 = 7560/20 = 378 Дж/кг*˚C

Смотрим в таблицу удельных теплоемкостей для металлов и находим нужное значение.

Металлы и сплавы	C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al	897
Бронза алюминиевая	420
Бронза оловянистая	380
Вольфрам W	134
Дюралюминий	880
Железо Fe	452
Золото Au	129
Константан	410
Латунь	378
Манганин	420
Медь Cu	383
Никель Ni	443
Нихром	460
Олово Sn	228
Платина Pt	133
Ртуть Hg	139
Свинец Pb	128
Серебро Ag	235
Сталь стержневая арматурная	482
Сталь углеродистая	468
Сталь хромистая	460
Титан Ti	520
Уран U	116
Цинк Zn	385
Чугун белый	540
Чугун серый	470

Ответ: латунь

Карина Хачатурян

К предыдущей статье

180. 2K

Закон Ома

К следующей статье

Испарение

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению
Расскажем, как проходят занятия
Подберём курс

Удельная теплоемкость | 8 класс

Содержание

Вам уже известно, что количество теплоты зависит от массы вещества, разности температур и рода вещества. Количество теплоты ($Q$) в СИ измеряется в джоулях ($Дж$).

Возьмем два тела одинаковой массы и температуры, но из разных веществ. Логично, что для их нагрева на $1 \degree C$ потребуется разное количество теплоты. В этом случае у нас разный род веществ, из которых состоят тела. Здесь мы вводим новое понятие — удельная теплоемкость вещества.

На данном уроке мы рассмотрим это новое для нас определение, узнаем его физическое значение, познакомимся с удельной теплоемкостью различных веществ.

Удельная теплоемкость вещества

Удельная теплоемкость вещества — это физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой $1 \space кг$ для того, чтобы его температура изменилась на $1 \degree C$

Рассмотрим на примерах, как удельная теплоемкость характеризует вещество.

Возьмем $1 \space кг$ воды и нагреем его на $1 \degree C$ (рисунок 1).

Для этого нам понадобится $4200 \space Дж$. Именно это количество теплоты и будет определять удельную теплоемкость воды.

А теперь нагреем на $1 \degree C$ кусок свинца массой $1 \space кг$ (рисунок 2).

В этот раз нам потребуется затратить $140 \space Дж$. Это значение ожидаемо отличается от количества теплоты, затраченное на нагревание воды. Тем не менее, это количество теплоты так же будет характеризовать удельную теплоемкость свинца.

{"questions":[{"content":"Удельная теплоемкость определяет количество теплоты, которое необходимо для нагрева тела[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["массой $1 \\space кг$ на $1 \\degree C$","массой $1 \\space кг$ в течение $1 \\space мин$","на  $1 \\degree C$ в течение $1 \\space с$"],"answer":[0]}},"hints":[]}]}

Единица измерения удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость обозначается буквой $c$.

Измеряется удельная теплоемкость вещества в $\frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$.

Рассмотрим эту единицу измерения на примере графита. Его удельная теплоемкость равна $750 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Что это означает?

Из этого значения мы можем сказать, что:

Для нагревания куска графита массой $1 \space кг$ на $1 \degree C$ нам необходимо затратить количество теплоты, равное $750 \space Дж$
При охлаждении куска графиты массой $1 \space кг$ на $1 \degree C$ будет выделяться количество теплоты, равное $750 \space Дж$
При изменении температуры куска графита массой $1 \space кг$ на $1 \degree C$ он будет или поглощать, или выделять количество теплоты, равное $750 \space Дж$

Табличные значения удельной теплоемкости

Существуют уже известные значения удельной теплоемкости различных веществ. Они представлены таблице 1.

Вещество	$c, \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$	Вещество	$c, \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
Золото	130	Песок	820
Ртуть	140	Стекло	840
Свинец	140	Кирпич	880
Олово	230	Алюминий	920
Серебро	250	Масло подсолнечное	1700
Медь	400	Лед	2100
Цинк	400	Керосин	2100
Латунь	400	Эфир	2350
Железо	460	Дерево (дуб)	2400
Сталь	500	Спирт	2500
Чугун	540	Вода	4200
Графит	750	Гелий	5200

{"questions":[{"content":"Чему равна теплоемкость олова? [[input-1]] $\\frac{Дж}{кг \\cdot \\degree C}$.","widgets":{"input-1":{"type":"input","inline":1,"answer":"230"}},"hints":[]}]}

Вода имеет почти самую большую теплоемкость в таблице — $4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Это означает, что вода, находящаяся в морях и океанах, поглощает большое количество теплоты, нагреваясь летом. Зимой воды начинает остывать и отдавать большое количество теплоты. Поэтому, в местностях, которые расположены в непосредственной близости от воды, летом не бывает очень жарко, а зимой не бывает очень холодно. По этой же причине воду широко используют в технике (например, охлаждение деталей во время их обработки) и быту (отопительный системы помещений).

Песок имеет небольшую теплоемкость — $820 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Он быстро нагревается и быстро остывает. Поэтому в пустыне днем очень жарко, а ночью температура может опуститься почти ниже $0 \degree C$.

Удельная теплоемкость и агрегатные состояния вещества

Давайте взглянем в таблицу 1 и сравним значения удельной теплоемкости льда и воды.

Удельная теплоемкость льда — $ 2100 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$, а воды — $4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Но мы знаем, что одно и то же вещество в разных агрегатных состояниях.

Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

{"questions":[{"content":"Удельная теплоемкость зависит от[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["агрегатного состояния вещества","массы тела","времени нагревания тела"],"answer":[0]}},"hints":[]}]}

Например, при $-120 \degree C$ ртуть будет находиться в твердом состоянии. Ее удельная теплоемкость будет равна $129 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. В жидком же состоянии удельная теплоемкость ртути равна $138 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$.

Урок: Удельная теплоемкость | Нагва

В этом уроке мы узнаем, как использовать формулу E = mcΔθ для расчета количества энергии, необходимой для повышения температуры материала или объекта на заданную величину.

План урока

Студенты смогут

используйте формулу Δ𝐸=𝑚𝑐Δ𝜃 во всех перестановки,
понимают, что при нагревании объекта увеличение его внутренней энергии равно прямо пропорционально увеличению его температуры (пока не претерпевающий фазовый переход),
понимают, что для материалов мы можем определить их удельную теплоемкость, которая — их теплоемкость на килограмм материалов.

Видео урока

14:59

Список воспроизведения уроков

01:27
04:42

Рабочий лист урока

Q1:

4184 Дж энергии, необходимой для нагрева 1 кг воды по 1∘C, но только 140 Дж необходимо для нагрева 1 кг ртути по 1∘С. Какой материал имеет выше удельная теплоемкость?

Q2:

Блок из стали и блок из асфальтобетона оставляют под прямыми солнечными лучами. При условии, что оба материала начинаются при 15∘C и оба одинаково хорошо поглощают энергию солнечного света, определите, какой материал сначала достигнет температуры 20∘C. Используйте значение 510/⋅JkgC∘ для удельной теплоемкости стали и использовать значение 910/⋅JkgC∘ для удельной теплоемкости асфальта.

Q3:

На графике показано изменение внутренней энергии в зависимости от изменения температуры для три металлических блока по 0,1 кг. Оранжевая линия представляет собой блок вольфрама, зеленая линия представляет собой блок железа, а синяя линия представляет блок никеля.

Какой из трех металлов имеет наибольшую удельную теплоемкость?

Какой из трех металлов имеет наименьшую удельную теплоемкость?

Если все 3 металлических блока начинаются с 20∘С и 1200 Дж теплоты передано каждый блок, какие блоки будут горячее, чем 45∘С?

Урок Рабочий лист: Удельная теплоемкость | Нагва

Начать практику

В этом рабочем листе мы попрактикуемся в использовании формулы E = mcΔθ для расчета количества энергии, необходимой для повышения температуры материала или объекта на заданную величину.

Q1:

Меркурий
BВода

Q2:

Стальной и асфальтобетонный блоки оставляют под прямыми солнечными лучами. При условии, что оба материала начинаются при 15∘C и оба одинаково хорошо поглощают энергию солнечного света, определите, какой материал сначала достигнет температуры 20∘C. Используйте значение 510/⋅JkgC∘ для удельной теплоемкости стали и используйте значение 910/⋅ДжкгС∘ для удельной теплоемкости асфальта.

AAАсфальтобетон
БСталь

Q3:

График показывает изменение внутренней энергии в зависимости от изменения температуры для три металлических блока по 0,1 кг. Оранжевая линия представляет собой блок вольфрама, зеленая линия представляет собой блок железа, а синяя линия представляет блок никеля.

Какой из трех металлов имеет наибольшую удельную теплоемкость?

Вольфрам
БИрон
CNникель

Какой из трех металлов имеет наименьшую удельную теплоемкость?

Вольфрам
BНикель
Цирон

Вольфрам и железо
Только BIron
CTВольфрам и никель
DНикель и железо
ETВольфрам только

Q4:

Какая из следующих формул является правильной для увеличения внутренней энергии материала при повышении температуры материала? Δ𝐸 представляет собой изменение внутренняя энергия материала, 𝑚 представляет массу материала, 𝑐 представляет собой удельная теплоемкость материала, а Δ𝜃 представляет собой изменение температуры материал.

АΔ𝐸=𝑚Δ𝜃
BΔ𝐸=𝑚𝑐Δ𝜃
CΔ𝐸=𝑐Δ𝜃
DΔ𝐸=𝑚𝑐Δ𝜃
EΔ𝐸=𝜃𝑚Δ𝑐

Q5:

Медный куб со стороной 5 см нагревается на 1∘C, забрал 431,2 Дж энергии. Найдите плотность меди. Используйте значение 385/⋅ДжкгС∘ для удельной теплоемкости меди.

Q6:

Определите, сколько энергии необходимо для нагрева 2 кг воды на 3∘С. Используйте значение 4,184/⋅ДжкгС∘ для удельной теплоемкости воды.

Q7:

Какое из следующих определений удельной теплоемкости является правильным?

AЭнергия, необходимая для полного испарения вещества.
BIЭто энергия, необходимая для полного расплавления вещества.
CIts — это энергия, необходимая для увеличения давления 1 г вещества на 1 атмосферное давление.
DЭто энергия, выделяемая при сгорании вещества.
EЭнергия, необходимая для повышения температуры 1 кг вещества на 1∘C.

Q8:

Асфальтобетон используется для покрытия дорог. Находясь под прямыми солнечными лучами в течение длительного времени, он может сильно нагреваться. Если 2500 кг асфальта повышается температура от 18∘С к 40∘С, поглощающий 50 МДж энергии солнечного света, какова удельная теплоемкость асфальтобетона? Дайте ответ с точностью до джоуля на килограмм на градус Цельсия.

Q9:

Ртутный термометр использует тот факт, что ртуть расширяется при нагревании.