Удельная теплоёмкость вещества

В 8-м классе ученики начинают изучать раздел физики, связанный с тепловыми явлениями. Одним из ключевых понятий в этой теме является удельная теплоёмкость вещества. Знание удельной теплоёмкости помогает понять, как различные материалы накапливают и передают тепло. В этой статье мы разберём определение удельной теплоёмкости, виды теплопередачи, формулы для расчёта, таблицу значений и решим несколько задач. 

Определение удельной теплоёмкости вещества

📎 Удельная теплоёмкость вещества — это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты требуется для нагревания одного килограмма вещества на один градус Цельсия.

Единица измерения удельной теплоёмкости в Международной системе единиц (СИ):

Дж/(кг ⋅ °C) или Дж/(кг ⋅ К)

Пример: удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг ⋅ °C). Это означает, что для нагревания 1 кг воды на 1°C требуется 4200 Дж теплоты.

Нагревание и охлаждение

При нагревании тело поглощает энергию, а при охлаждении — отдаёт её. Количество теплоты (Q), которое необходимо для нагревания или выделяется при охлаждении, можно рассчитать по формуле:

Q = c ⋅ m ⋅ ΔT,

где:

1. Q — количество теплоты (Дж);
2. c — удельная теплоёмкость вещества (Дж/(кг ⋅ °C));
3. m — масса тела (кг);
4. ΔT — изменение температуры (°C или К).

Виды теплопередачи

Тепло может передаваться тремя основными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

1. Теплопроводность

📎 Теплопроводность — это процесс передачи тепла через вещество без перемещения его частиц.

Пример: металлическая ложка нагревается, если её конец находится в горячей воде.

Хорошие проводники тепла: металлы (например, медь, алюминий).
Плохие проводники тепла: дерево, пластик, воздух.

2. Конвекция

📎 Конвекция — это перенос тепла потоками жидкости или газа.

Пример: воздух в комнате нагревается от батареи и поднимается вверх, а холодный воздух опускается вниз.

Конвекция возможна только в жидкостях и газах, так как связана с движением их частиц.

3. Излучение

📎 Излучение — это передача тепла через электромагнитные волны.

Пример: солнце нагревает Землю через космическое пространство.

Излучение не требует среды для передачи тепла, поэтому оно происходит даже в вакууме.

Формула удельной теплоёмкости вещества

Удельную теплоёмкость вещества можно вычислить по формуле:

где:

• c — удельная теплоёмкость (Дж/(кг ⋅ °C));
• Q — количество теплоты (Дж);
• m — масса вещества (кг);
• ΔT — изменение температуры (°C или К).

Таблица удельных теплоёмкостей

Ниже приведена таблица удельных теплоёмкостей некоторых веществ.

Твёрдые вещества ⤵︎

Жидкие вещества ⤵︎

Газообразные вещества ⤵︎

Решение задач

Пример 1

Какое количество теплоты потребуется для нагревания 2 кг воды от 20°C до 80°C? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(к · °C).

Решение:

1. Используем формулу:

Q = c ⋅ m ⋅ ΔT.

2. Подставляем значения:

Q = 4200 ⋅ 2 ⋅ (80 − 20).

3. Вычисляем значение:

Q = 4200 ⋅ 2 ⋅ 60 = 504000 Дж

Ответ: 504000 Дж.

Пример 2

Определите удельную теплоёмкость вещества, если для нагревания 5 кг этого вещества на 10°C потребовалось 23000 Дж теплоты.

Решение:

1. Используем формулу:

c = Q/(m ⋅ ΔT).

2. Подставляем значения:

c = 23000/(5 ⋅ 10)

3. Вычисляем значение:

c = 23000/50 = 460 Дж/(кг · °C).

Ответ: 460 Дж/(кг · °C).

---

Мы разобрали, что такое удельная теплоёмкость вещества, как она определяется и как используется для расчёта количества теплоты. Также рассмотрели виды теплопередачи: теплопроводность, конвекцию и излучение. Эти знания помогут вам лучше понять тепловые процессы и научиться решать задачи по физике.

Если возникают трудности с пониманием темы, воспользуйтесь материалами статьи или обратитесь за дополнительной помощью к нашим репетиторам!