Властивості матеріалів. Питома теплоємність

вивчення теплових явищ зажадало від фізиків введення поняття питома теплоємність. Незважаючи на свою мінливість і залежність від багатьох факторів, ця величина дозволяє полегшити проведення розрахунків не тільки в ході експериментів, але і в процесі практичної виробничої діяльності.

Фізичний зміст питомої теплоємності, яка в системі СІ вимірюється в джоулях на кілограм-кельвін, полягає в кількості тепла (теплової енергії), необхідного, щоб речовина масою в один кілограм змінило свою температуру на один кельвін (градус).

На величину питомої теплоємності впливає реальна температура речовини. Вода, нагріта до 20 ° C і до 60 ° C, має різні значення даного характеризує показника. Для основних речовин в ході експериментальних досліджень була підрахована їх питома теплоємність. Формула була виведена для визначення залежності між декількома величинами. Математичний вираз об`єднує кілька фізичних величин. Першою є сама питома теплоємність, яка для простоти дослідження приймається за постійну величину в стандартних умовах. Іноді вона розраховується для окремих умов, наприклад, для водяної пари (нагріта вода до температури 373 кельвінів або 100 ° C). Далі йдуть значення, що визначає кількість теплоти, отримане (віддане) речовиною при нагріванні (охолодженні), маса нагрівається (охолоджується) речовини, різниця температур перед початком і після завершення процесу.

Відео: Кількість теплоти. Питома теплоємність. урок 37

Питома теплоємність має велике значення при виборі певної речовини в якості будівельного матеріалу, для використання його в різних холодильних установках або опалювальних системах. Давно помічено, що матеріали, які мають однакову масу, для нагрівання використовують різну кількість теплової енергії. Алюмінієві покриття, наприклад, отримуючи однаковий підведення тепла від природного сонячного випромінювання, нагріваються сильніше і швидше, ніж ті ж конструкції з дерева або звичайна штукатурка.

Розглядаючи бетон з питомою теплоємністю 1000 Дж / кг-К, можна зробити висновок, що нагрівання одного кілограма цього матеріалу на один кельвін зажадає кількість енергії в 1000 Дж. Деревина для отримання того ж ефекту використовує в два рази більше тепла, ніж така ж маса газобетону . Це позначається не тільки на мікрокліматичні комфорті приміщень, але і на різних показниках температурного подовження конструкцій.

Відео: Весела наука # 10 - Питома теплоємність, закон Бернуллі

Особливий інтерес в плані здійснення теплообмінних процесів викликає звичайна вода. На її прикладі можна яскраво простежити, що на показник "питома теплоємність" кожного речовини грає величезний вплив його агрегатний стан. Продовжуючи приклад з водою, виявляється цікава закономірність. При 0 ° С в рідкому стані вона володіє питомою теплоємністю 4,218, а при підвищенні температури до 40 ° С вже 4,178 кДж / (кг * К). А ось для льоду на температурної сходинці 0 ° С теплоємність падає до позначки 2,11 кДж / (кг * К).

Вода є рідиною з найвищим показником питомої теплоємності. Для чергового стрибка на один градус вона поглинає або віддає велику за обсягом кількість тепла, ніж будь-яка інша речовина. Саме воду використовують у випадках необхідності забезпечити штучний теплообмін.

Відео: Вправа №9 (1) § 10. Енергія палива. Питома теплота згоряння - Фізика 8 клас (Перишкін)

Для зручності розрахунків таблиця питомої теплоємності крім графи з розрахованими показниками на один кілограм маси, має додаткову колонку з виразами даної характеристики на один літр (або дм3) речовини. Користуючись даними таблиці, інженери та конструктори виробляють підбір найбільш оптимальних матеріалів для втілення в життя своїх задумів та ідей. З появою нових матеріалів з унікальними властивостями значно розширився діапазон для вибору, але навіть прості і доступні речовини іноді здатні скласти їм гідну конкуренцію.