In welcher spezifischen Wärmekapazität wird ein Gas gemessen? Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität eines Stoffes

Die Energiemenge, die 1 g eines Stoffes zugeführt werden muss, um seine Temperatur um 1 °C zu erhöhen. Um die Temperatur von 1 g Wasser um 1 °C zu erhöhen, sind per Definition 4,18 J erforderlich. Ökologisches Enzyklopädisches Wörterbuch. ... ... Ökologisches Wörterbuch

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SPEZIFISCHE WÄRME- körperlich. eine Größe, die anhand der Wärmemenge gemessen wird, die erforderlich ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erhitzen (siehe). Die Einheit der spezifischen Wärmekapazität in SI (siehe) pro Kilogramm Kelvin (J kg ∙ K)) ... Große Polytechnische Enzyklopädie

spezifische Wärme- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Wärmekapazität pro Masseneinheit; Massenwärmekapazität; spezifische Wärmekapazität vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. Massenwärmekapazität, f;… … Fizikos terminų žodynas

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Bücher

• Physikalische und geologische Grundlagen für die Untersuchung der Wasserbewegung in tiefen Horizonten, Trushkin V.V. Im Allgemeinen widmet sich das Buch dem Gesetz der Autoregulierung der Wassertemperatur mit einem Wirtskörper, das 1991 vom Autor entdeckt wurde. Zu Beginn des Buches eine Überprüfung des Wissensstandes zum Problem der Bewegung tiefer ...

Die spezifische Wärmekapazität ist die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur um 1 Gramm zu erhöhen reine Substanz um 1°. Der Parameter hängt von ab chemische Zusammensetzung und Aggregatzustand: gasförmig, flüssig oder fest. Nach seiner Entdeckung begann eine neue Entwicklungsrunde der Thermodynamik, der Wissenschaft von Energieübergangsprozessen, die sich auf Wärme und die Funktionsweise des Systems beziehen.

Allgemein, Bei der Herstellung werden spezifische Wärmekapazität und die Grundlagen der Thermodynamik genutzt Kühler und Systeme zur Kühlung von Fahrzeugen sowie in der Chemie, Nukleartechnik und Aerodynamik. Wenn Sie wissen möchten, wie die spezifische Wärmekapazität berechnet wird, lesen Sie den vorgeschlagenen Artikel.

Bevor Sie mit der direkten Berechnung des Parameters fortfahren, sollten Sie sich mit der Formel und ihren Komponenten vertraut machen.

Die Formel zur Berechnung der spezifischen Wärmekapazität lautet nächste Ansicht:

• с = Q/(m*∆T)

Die Kenntnis der in der Berechnung verwendeten Größen und ihrer symbolischen Bezeichnungen ist äußerst wichtig. Es ist jedoch nicht nur notwendig, ihr optisches Erscheinungsbild zu kennen, sondern auch die Bedeutung jedes einzelnen klar zu verstehen. Die Berechnung der spezifischen Wärmekapazität eines Stoffes wird durch folgende Komponenten dargestellt:

ΔT ist ein Symbol, das eine allmähliche Änderung der Temperatur eines Stoffes bezeichnet. Das Symbol „Δ“ wird wie ein Delta ausgesprochen.

ΔT = t2–t1, wobei

• t1 ist die Primärtemperatur;
• t2 ist die Endtemperatur nach der Änderung.

m ist die Masse des zum Erhitzen verwendeten Stoffes (g).

Q – die Wärmemenge (J/J)

Basierend auf CR können andere Gleichungen abgeleitet werden:

• Q \u003d m * cp * ΔT - die Wärmemenge;
• m = Q/cr * (t2 - t1) – die Masse der Substanz;
• t1 = t2–(Q/öp*m) – Primärtemperatur;
• t2 = t1+(Q/öp*m) – Endtemperatur.

Anleitung zur Berechnung des Parameters

1. Nehmen Sie die Berechnungsformel: Wärmekapazität = Q / (m * ∆T)
2. Schreiben Sie die Originaldaten aus.
3. Setzen Sie sie in die Formel ein.
4. Führen Sie die Berechnung durch und erhalten Sie das Ergebnis.

Als Beispiel berechnen wir eine unbekannte Substanz mit einem Gewicht von 480 Gramm und einer Temperatur von 15 °C, die durch Erhitzen (Zufuhr von 35.000 J) auf 250 °C ansteigt.

Gemäß den oben gegebenen Anweisungen führen wir die folgenden Aktionen durch:

Wir schreiben die Ausgangsdaten aus:

• Q = 35 Tausend J;
• m = 480 g;
• ΔT = t2–t1 = 250–15 = 235 ºC.

Wir nehmen die Formel, ersetzen die Werte und lösen:

с=Q/(m*∆T)=35 Tausend J/(480 g*235º)=35 Tausend J/(112800 g*º)=0,31 J/g*º.

Berechnung

Führen wir die Berechnung durch C P Wasser und Zinn unter folgenden Bedingungen:

• m = 500 Gramm;
• t1 =24 °C und t2 = 80 °C – für Wasser;
• t1 =20 °C und t2 =180 °C – für Zinn;
• Q = 28 Tausend J.

Zunächst bestimmen wir ΔT für Wasser bzw. Zinn:

• ΔTv = t2–t1 = 80–24 = 56 °C
• ΔТо = t2–t1 = 180–20 =160 °C

Dann ermitteln wir die spezifische Wärmekapazität:

1. c = Q / (m * ΔTv) = 28.000 J / (500 g * 56 °C) = 28.000 J / (28.000 g * ºC) = 1 J / g * ºC.
2. с=Q/(m*ΔТо)=28.000 J/(500 g*160 °C)=28.000 J/(80.000 g*ºC)=0,35 J/g*ºC.

Somit betrug die spezifische Wärmekapazität von Wasser 1 J/g*ºC und die von Zinn 0,35 J/g*ºC. Daraus können wir schließen, dass sich das Zinn bei einem gleichen Wert der zugeführten Wärme von 28.000 J erwärmt schneller als Wasser weil seine Wärmekapazität geringer ist.

Die Wärmekapazität ist nicht auf Gase, Flüssigkeiten usw. beschränkt feste Körper sondern auch Essen.

So berechnen Sie die Wärmekapazität von Lebensmitteln

Bei der Berechnung der Leistungskapazität Die Gleichung wird die folgende Form annehmen:

c=(4,180*w)+(1,711*p)+(1,928*f)+(1,547*c)+(0,908*a), wobei:

• w ist die Wassermenge im Produkt;
• p ist die Menge an Proteinen im Produkt;
• f ist der Fettanteil;
• c ist der Prozentsatz an Kohlenhydraten;
• a ist der prozentuale Anteil an anorganischen Bestandteilen.

Bestimmen Sie die Wärmekapazität von geschmolzenem Frischkäse Viola. Dazu schreiben wir aus der Zusammensetzung des Produktes (Gewicht 140 Gramm) die gewünschten Werte heraus:

• Wasser - 35 g;
• Proteine ​​- 12,9 g;
• Fette - 25,8 g;
• Kohlenhydrate - 6,96 g;
• anorganische Bestandteile - 21 g.

Dann finden wir mit:

• c=(4,180*w)+(1,711*p)+(1,928*f)+(1,547*c)+(0,908*a)=(4,180*35)+(1,711*12,9)+(1,928*25,8 ) + (1,547*6,96)+(0,908*21)=146,3+22,1+49,7+10,8+19,1=248 kJ/kg*ºC.

Denke immer daran:

• Der Prozess der Erwärmung des Metalls ist schneller als der von Wasser, da dies der Fall ist C P 2,5-mal weniger;
• Wenn möglich, wandeln Sie die erzielten Ergebnisse in mehr um hoher Auftrag wenn die Bedingungen es zulassen;
• Um die Ergebnisse zu überprüfen, können Sie das Internet nutzen und nach der berechneten Substanz suchen;
• Unter gleichen Versuchsbedingungen werden bei Materialien mit geringer spezifischer Wärme größere Temperaturänderungen beobachtet.

(oder Wärmeübertragung).

Spezifische Wärmekapazität eines Stoffes.

Wärmekapazität ist die Wärmemenge, die der Körper bei einer Erwärmung um 1 Grad aufnimmt.

Die Wärmekapazität des Körpers wird durch einen lateinischen Großbuchstaben angegeben MIT.

Was bestimmt die Wärmekapazität eines Körpers? Zunächst einmal von seiner Masse. Es ist klar, dass das Erhitzen von beispielsweise 1 Kilogramm Wasser mehr Wärme erfordert als das Erhitzen von 200 Gramm.

Was ist mit der Art der Substanz? Machen wir ein Experiment. Nehmen wir zwei identische Gefäße und gießen wir in eines davon Wasser mit einem Gewicht von 400 g und in das andere Pflanzenöl mit einem Gewicht von 400 g und beginnen wir, sie mit Hilfe identischer Brenner zu erhitzen. Durch Beobachtung der Thermometerwerte können wir feststellen, dass sich das Öl schnell erwärmt. Um Wasser und Öl auf die gleiche Temperatur zu erhitzen, muss das Wasser länger erhitzt werden. Aber je länger wir das Wasser erhitzen, desto große Menge Wärme, die es vom Brenner erhält.

Um also die gleiche Masse verschiedener Stoffe auf die gleiche Temperatur zu erhitzen, sind unterschiedliche Wärmemengen erforderlich. Die zum Erhitzen eines Körpers erforderliche Wärmemenge und damit seine Wärmekapazität hängen von der Art der Substanz ab, aus der dieser Körper besteht.

Um beispielsweise die Temperatur von Wasser mit einer Masse von 1 kg um 1 °C zu erhöhen, ist eine Wärmemenge von 4200 J erforderlich und um dieselbe Masse um 1 °C zu erhitzen Sonnenblumenöl Es ist eine Wärmemenge von 1700 J erforderlich.

Die physikalische Größe, die angibt, wie viel Wärme erforderlich ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 °C zu erhitzen, wird genannt spezifische Wärme dieser Stoff.

Jeder Stoff hat seine eigene spezifische Wärmekapazität, die mit dem lateinischen Buchstaben c bezeichnet und in Joule pro Kilogramm-Grad (J / (kg ° C)) gemessen wird.

Spezifische Wärme Derselbe Stoff ist in verschiedenen Aggregatzuständen (fest, flüssig und gasförmig) unterschiedlich. Beispielsweise beträgt die spezifische Wärmekapazität von Wasser 4200 J/(kg ºС) und die spezifische Wärmekapazität von Eis 2100 J/(kg ºС); Aluminium hat im festen Zustand eine spezifische Wärmekapazität von 920 J/(kg - °C), im flüssigen Zustand beträgt sie 1080 J/(kg - °C).

Beachten Sie, dass Wasser eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität hat. Daher nimmt das Wasser in den Meeren und Ozeanen, das sich im Sommer erwärmt, Wasser aus der Luft auf große Menge Hitze. Aus diesem Grund ist der Sommer an Orten, die in der Nähe großer Gewässer liegen, nicht so heiß wie an Orten, die weit entfernt von Wasser liegen.

Berechnung der Wärmemenge, die zum Erhitzen des Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird.

Aus dem Vorstehenden geht klar hervor, dass die zur Erwärmung des Körpers erforderliche Wärmemenge von der Art der Substanz abhängt, aus der der Körper besteht (d. h. seiner spezifischen Wärmekapazität) und von der Masse des Körpers. Es ist auch klar, dass die Wärmemenge davon abhängt, um wie viel Grad wir die Körpertemperatur erhöhen.

Um also die Wärmemenge zu bestimmen, die zum Erhitzen des Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird, müssen Sie die spezifische Wärme des Körpers mit seiner Masse und der Differenz zwischen seiner End- und Anfangstemperatur multiplizieren:

Q = cm (T 2 - T 1 ) ,

Wo Q- Wärmemenge, C ist die spezifische Wärmekapazität, M- Körpermasse , T 1 - Anfangstemperatur, T 2 ist die Endtemperatur.

Wenn der Körper erhitzt wird t 2 > T 1 und daher Q > 0 . Wenn der Körper abgekühlt ist t 2und< T 1 und daher Q< 0 .

Wenn die Wärmekapazität des gesamten Körpers bekannt ist MIT, Q wird durch die Formel bestimmt:

Q \u003d C (t 2 - T 1 ) .

In der heutigen Lektion werden wir ein physikalisches Konzept wie die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes vorstellen. Wir wissen, dass es darauf ankommt chemische Eigenschaften Substanz, und ihr Wert, der in den Tabellen zu finden ist, ist unterschiedlich verschiedene Substanzen. Anschließend lernen wir die Maßeinheiten und die Formel zur Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität kennen und lernen außerdem, wie man die thermischen Eigenschaften von Stoffen anhand des Wertes ihrer spezifischen Wärmekapazität analysiert.

Kalorimeter(von lat. Kalorien- warm und metor- messen) - ein Gerät zur Messung der bei einem physikalischen, chemischen oder biologischen Prozess freigesetzten oder absorbierten Wärmemenge. Der Begriff „Kalorimeter“ wurde von A. Lavoisier und P. Laplace vorgeschlagen.

Das Kalorimeter besteht aus einer Abdeckung, Innen- und Außenglas. Bei der Konstruktion des Kalorimeters ist es sehr wichtig, dass zwischen den kleineren und größeren Gefäßen eine Luftschicht vorhanden ist, die aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit für eine schlechte Wärmeübertragung zwischen dem Inhalt und der Außenumgebung sorgt. Diese Konstruktion ermöglicht es, das Kalorimeter als eine Art Thermoskanne zu betrachten und die Effekte praktisch zu beseitigen Außenumgebungüber den Ablauf von Wärmeübertragungsprozessen im Inneren des Kalorimeters.

Das Kalorimeter ist für genauere Messungen der spezifischen Wärmekapazitäten und anderer thermischer Parameter von Körpern als in der Tabelle angegeben bestimmt.

Kommentar. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Konzept wie die Wärmemenge, die wir sehr oft verbrauchen, nicht mit der inneren Energie des Körpers verwechselt werden sollte. Die Wärmemenge bestimmt genau die Änderung der inneren Energie und nicht deren spezifischer Wert.

Beachten Sie, dass die spezifische Wärmekapazität verschiedener Stoffe unterschiedlich ist, was aus der Tabelle (Abb. 3) ersichtlich ist. Gold hat beispielsweise eine spezifische Wärmekapazität. Wie wir bereits angedeutet haben, physikalische Bedeutung Ein solcher Wert der spezifischen Wärmekapazität bedeutet, dass zum Erhitzen von 1 kg Gold um 1 °C 130 J Wärme zugeführt werden müssen (Abb. 5).

Reis. 5. Spezifische Wärmekapazität von Gold

In der nächsten Lektion besprechen wir, wie man die Wärmemenge berechnet.

AufführenLiteratur

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Physik 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physik 8. - M.: Aufklärung.

1. Internetportal „vactekh-holod.ru“ ()

Hausaufgaben

Die Wärmemenge, die die Temperatur eines Körpers um ein Grad erhöht, wird als Wärmekapazität bezeichnet. Nach dieser Definition.

Man nennt die Wärmekapazität pro Masseneinheit Spezifisch Wärmekapazität. Man nennt die Wärmekapazität pro Mol Backenzahn Wärmekapazität.

Die Wärmekapazität wird also durch das Konzept der Wärmemenge bestimmt. Letzteres hängt aber ebenso wie die Arbeit vom Prozess ab. Das bedeutet, dass die Wärmekapazität vom Prozess abhängt. Es ist unter verschiedenen Bedingungen möglich, Wärme zu spenden – den Körper zu erwärmen. Allerdings erfordert der gleiche Anstieg der Körpertemperatur unter unterschiedlichen Bedingungen eine unterschiedliche Wärmemenge. Folglich können Körper nicht durch eine Wärmekapazität charakterisiert werden, sondern durch eine unzählige Menge (so viele, wie man sich alle Arten von Prozessen vorstellen kann, bei denen Wärmeübertragung stattfindet). In der Praxis wird jedoch üblicherweise die Definition von zwei Wärmekapazitäten verwendet: Wärmekapazität bei konstantem Volumen und Wärmekapazität bei konstantem Druck.

Die Wärmekapazität unterscheidet sich je nach den Bedingungen, unter denen der Körper erhitzt wird – bei konstantem Volumen oder bei konstantem Druck.

Erfolgt die Erwärmung des Körpers bei konstantem Volumen, d.h. dV= 0, dann ist die Arbeit Null. In diesem Fall dient die auf den Körper übertragene Wärme nur dazu, seine innere Energie zu verändern. dQ= dE, und in diesem Fall ist die Wärmekapazität gleich der Änderung der inneren Energie bei einer Temperaturänderung um 1 K, d.h.

.Wegen Gas
, Das
.Diese Formel bestimmt die Wärmekapazität von 1 Mol eines idealen Gases, genannt molar. Wenn ein Gas bei konstantem Druck erhitzt wird, ändert sich sein Volumen. Die dem Körper zugeführte Wärme dient nicht nur der Erhöhung seiner inneren Energie, sondern auch der Verrichtung von Arbeit, d. h. dQ= dE+ PdV. Wärmekapazität bei konstantem Druck
.

Für ein ideales Gas PV= RT Und deswegen PdV= RdT.

In Anbetracht dessen finden wir
.Attitüde
ist ein für jedes Gas charakteristischer Wert, der durch die Anzahl der Freiheitsgrade der Gasmoleküle bestimmt wird. Die Messung der Wärmekapazität eines Körpers ist somit eine Methode zur direkten Messung der mikroskopischen Eigenschaften seiner Molekülbestandteile.

F
Die Formeln für die Wärmekapazität eines idealen Gases beschreiben das Experiment annähernd korrekt, und zwar hauptsächlich für einatomige Gase. Nach den oben erhaltenen Formeln sollte die Wärmekapazität nicht von der Temperatur abhängen. Tatsächlich wird das in Abb. gezeigte Bild beobachtet, das empirisch für ein zweiatomiges Wasserstoffgas erhalten wurde. In Abschnitt 1 verhält sich das Gas wie ein Teilchensystem mit ausschließlich translatorischen Freiheitsgraden, in Abschnitt 2 wird Bewegung angeregt, die mit Rotationsfreiheitsgraden verbunden ist, und schließlich erscheinen in Abschnitt 3 zwei Schwingungsfreiheitsgrade. Die Stufen auf der Kurve stimmen gut mit Formel (2.35) überein, zwischen ihnen steigt jedoch die Wärmekapazität mit der Temperatur, was sozusagen einer nicht ganzzahligen variablen Anzahl von Freiheitsgraden entspricht. Dieses Verhalten der Wärmekapazität weist auf die Unzulänglichkeit des Konzepts eines idealen Gases hin, das wir zur Beschreibung der realen Eigenschaften eines Stoffes verwenden.

Verhältnis der molaren Wärmekapazität zur spezifischen WärmekapazitätMIT\u003d M s, wo s - spezifische Wärme, M - Molmasse.Mayer-Formel.

Für jedes ideale Gas gilt die Mayer-Beziehung:

, wobei R die universelle Gaskonstante, die molare Wärmekapazität bei konstantem Druck und die molare Wärmekapazität bei konstantem Volumen ist.