Тепло — это одна из форм энергии, когда два объекта взаимодействуют, передача этой энергии от одного тела к другому весьма вероятна. Тепловая энергия прямо пропорциональна температуре, это означает, что повышение температуры автоматически приводит к увеличению тепловой энергии внутри тела и наоборот.
Оба эти термина, удельная теплоемкость и теплоемкость, широко используются в термодинамике, поскольку оба относятся к энергии, необходимой для повышения температуры объекта. Удельная теплоемкость и теплоемкость очень похожи друг на друга с разницей в дополнительной переменной в удельной теплоемкости. Хотя многие люди используют эти термины как синонимы, поскольку их концепция в совокупности описывается как «удельная теплоемкость». Чтобы понять разницу между обоими этими терминами, необходимо знать о дополнительной переменной удельной теплоемкости. C ) или 1 Кельвин, тогда как удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества массой 1 кг или 1 г на 1 градус Цельсия (° C ) или 1 Кельвин.
Количество теплоты, удельная теплоемкость вещества. Практическая часть — решение задачи. 8 класс.
Сравнительная таблица
| Удельная теплоемкость | Теплоемкость | |
| Определение | Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества массой 1 кг или 1 г на 1 градус Цельсия (° C) или 1 Кельвин. | Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества до 1 градуса Цельсия (° C) или 1 Кельвина. |
| Масса | Удельная теплоемкость прямо пропорциональна массе объекта или вещества. | Теплоемкость не зависит от массы. |
| Единицы СИ | Дж кг -1 К -1 | Дж / К |
Что такое удельная теплоемкость?
Удельная теплоемкость очень похожа на теплоемкость, поскольку оба они связаны с увеличением температуры тела на одну единицу, хотя с последним она становится разной, поскольку имеет дополнительную переменную, « массу », которую нужно отслеживать при наблюдении. что одна единица повышения температуры. Удельная теплоемкость воды 4,186 Jg -1o C -1, в простых словах можно сказать , что сделать увеличение 1 уплотнительным C в 1 граммах воды , мы требуем 4.186 Джоуль тепловой энергии. Взаимосвязь между теплом и температурой может быть выражена как:
где
Q — добавленное тепло,
C — удельная
теплоемкость, ∆T — изменение температуры.
Это соотношение не остается в силе, когда происходит фазовый переход, что означает преобразование воды в газообразное состояние (точка кипения) или когда лед превращается в жидкое состояние (точка плавления. Это происходит потому, что тепло, отводимое или добавляемое во время фазового перехода, не приводить к изменению температуры.Когда речь идет о теоретической или лабораторной работе, используется удельная теплоемкость, а не теплоемкость, поскольку она также измеряет массу вещества или объекта.
Что такое теплоемкость?
Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества до 1 градуса Цельсия (° C) или 1 Кельвина. Втянутое тепло или повышение температуры не имеют ничего общего с массой вещества. Тепловая энергия прямо пропорциональна температуре, это означает, что повышение температуры автоматически приводит к увеличению тепловой энергии внутри тела и наоборот. Теплоемкость можно определить с помощью этого уравнения:
Физика — 8 класс (Урок 3 — Количество теплоты. Удельная теплоёмкость. Расчёт количества теплоты)
Где
Δ Q — количество добавленного тепла,
C — удельная ТЕПЛО,
Δ T — изменение температуры.
Удельная теплоемкость в зависимости от теплоемкости
- Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества до 1 градуса Цельсия (° C) или 1 Кельвина, тогда как удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества массой 1 кг или 1 г на 1 градус. Цельсия (° C) или 1 Кельвина.
- Удельная теплоемкость прямо пропорциональна массе объекта или вещества, тогда как теплоемкость не зависит от массы.
- Дж / К — единица измерения теплоемкости в системе СИ, а Дж кг -1 К -1 — единица измерения удельной теплоемкости в системе СИ.
Источник: bystudin.ru
Удельная теплоемкость алюминия меди цинка
В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Свойства алюминия даны в широком диапазоне температуры — от минус 223 до 1527°С (от 50 до 1800 К).
Как видно из таблицы, теплопроводность алюминия при комнатной температуре равна около 236 Вт/(м·град), что позволяет применять этот материал для изготовления радиаторов и различных теплоотводов.
Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. У какого металла теплопроводность больше? Известно, что теплопроводность алюминия при средних и высоких температурах все-таки меньше, чем у меди, однако, при охлаждении до 50К, теплопроводность алюминия существенно возрастает и достигает значения 1350 Вт/(м·град). У меди же при такой низкой температуре значение теплопроводности становится ниже, чем у алюминия и составляет 1250 Вт/(м·град).
Алюминий начинает плавиться при температуре 933,61 К (около 660°С), при этом некоторые его свойства претерпевают значительные изменения. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются.
Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Например, при температуре 27°С плотность алюминия равна 2697 кг/м 3 , а при нагревании этого металла до температуры плавления (660°С), его плотность становится равной 2368 кг/м 3 . Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании.
В таблице приведены следующие теплофизические свойства алюминия:
- плотность алюминия, г/см 3 ;
- удельная (массовая) теплоемкость, Дж/(кг·град);
- коэффициент температуропроводности, м 2 /с;
- теплопроводность алюминия, Вт/(м·град);
- удельное электрическое сопротивление, Ом·м;
- функция Лоренца.
Свойства алюминия
Свойства алюминия, одного металлов, принадлежащих к 13-й группе согласно периодической таблице химических элементов, достаточно обширны. Основные группы свойств: физические и химические. Этот легкий металл сочетает сразу множество физических характеристик относительно плотности, теплопроводности, коррозийной стойкости и пластичности.
Физические свойства алюминия зависят, как и у множества металлов, от степени чистоты металла. Только особая чистота материала, наиболее приближенная к единице (99,996%), гарантирует самые высокие показатели относительно физических свойств. Именно благодаря высоким показателям металл отлично поддается ковке, штамповке и другим видам обработки.
Что примечательно, алюминий поддается практически любому виду сварки, будь то контактная, газовая или иная разновидность. Серебристо-белый легкий металл характеризуется высокой теплопроводностью, при этом обладает малой плотностью.
Показатели электрической проводимости также достаточно велики, поэтому материал постоянно используется в сфере кабельной промышленности.
Завершают перечень физических свойств легкого металла замечательная антикоррозийная стойкость и высокая пластичность.
Плотность материала
Плотность алюминия — это выражение массы материала в содержании единицы объема. Плотностью также называют предел массы вещества по отношению к занимаемому этим веществом объему. Именно по такой формуле вычисляется плотность легкого металла особой чистоты.
Ее показатель равен 2,7*10 в кубе кг/м3. Плотность – это свойство, от которого зависит и другая характеристика материала, а именно – прочность. Так как плотность легкого металла довольно мала, то и прочность, соответственно, невелика.
Потому алюминий не используется в качестве конструкторского материала.
Чтобы увеличить прочность металла, к нему добавляются другие элементы с более высокой плотностью. Под воздействием более плотных добавок, прочность алюминия резко возрастает. Также показатели прочности можно поднять с помощью применения механической или термической обработки.
В результате удачного сочетания в сплавах, алюминий приобретает ценные конструкционные качества, выраженные в хорошей механической прочности при малой плотности материала.
Сплавы на основе алюминия в некоторых отраслях промышленности с успехом заменяют такие металлы (сплавы), как медь или олово, цинк или свинец.
Теплопроводность
Теплопроводность алюминия — одно из его физических свойств. Оно, как и многие, зависит от чистоты структуры материала. То есть, чем ближе к единице чистота алюминия, тем выше и его свойства теплопроводности.
Технический алюминий, процентность которого равна приблизительно 99,49, имеет теплопроводность (при 200 градусах Цельсия) 209 Вт/(м*К).
Если же технический алюминий обладает процентностью 99,70, то значение его теплопроводности достигает 222 Вт/(м*К).
В то время, когда материал электролитически рафирован и его чистота 99,9% — значение теплопроводности уже при 190 градусах Цельсия повышается до 343 Вт/(м*К). В отличие от прочности, которая повышается при сплаве алюминия с другими металлами, свойства теплопроводности в этом случае уменьшаются.
Примером можно привести добавку Mn. Всего два процента такой добавки способны уменьшить теплопроводность алюминия со значения 209 Вт/(м*К) до показателя, равного 126 Вт/(м*К).
Стоит также отметить, что свойства теплопроводности алюминия настолько высоки, что преимущество относительно них есть лишь у меди и серебра.
Температура плавления алюминия — достаточно весомый показатель, который учитывается любой отраслью промышленности, работающей с данным материалом.
Температура плавления – показатель нестабильный, во многом он зависит от того, какие материалы применены для примеси с алюминием. От температуры плавления зависит скорость обработки материала, то есть, можно сказать, производственные возможности.
Наиболее часто алюминий обрабатывается в России, Австралии, Канаде и США. В этих странах крупная доля отрасли промышленности занимается плавкой алюминия.
У каждой страны имеются свои технологии плавки, со временем, благодаря экспериментам с добавлением различных материалов, позволившие минимально возможно снизить показатель температуры плавления алюминия.
Наиболее точный, стандартный показатель температуры плавления алюминия составляет 660,32 градуса Цельсия. В связи с таким большим показателем, плавление материала можно организовать только в специальных условиях и специально оборудованных помещениях.
Чтобы осуществить этот процесс в домашних условиях, первое, что необходимо – оборудование. Обычно для этого используется тигельная муфельная печь.
Теплоемкость
Теплоемкость алюминия, если взять показатель постоянного давления и температуру 291 составит 581 кал/град, моль. Но теплоемкость материала может значительно поменяться, если значение температуры будет низким.
Высокий показатель теплоемкости диктует свои условия относительно использования достаточно мощных источников тепла. Иногда применяет даже метод подогрева. Высота уровня коэффициента линейного расширения, а также незначительный модуль упругости, могут создать значительные сварочные деформации.
Такое обстоятельство диктует условия использования зажимных приспособлений с повышенным уровнем надежности.
Возникающие деформации в конструкциях, к которым следует подходить с ответственностью, устраняются уже после сварки.
Стоит отметить, что высокие показатели таких свойств, как теплоемкость и теплопроводность, относительно самого алюминия, а также его сплавов, значительно влияют на то, какой именно метод сварки следует выбрать. Удельная теплоемкость алюминия, измеряемая в Дж/(кг*град.
Цельсия), равна значению 920. Если брать показатели удельной теплоемкости, нужно отметить – они меняются зависимо от агрегатного состояния материала.
Удельное сопротивление
Удельное сопротивление алюминия выше по сравнению с аналогичной величиной меди. Но на показатель удельного сопротивления меди может существенно повлиять такой метод обработки, как отжиг. На алюминий этот метод практически не имеет влияния. При этом, температурные коэффициенты меди и алюминия идентичны. В кабельной промышленности довольно часто применяется оксидная изоляция.
Теплостойкость оксидированного алюминиевого провода составляет 400 градусов Цельсия. Вообще, удельное сопротивление рассматриваемого материала превышает аналогичный показатель меди в 1,65 раза.
Алюминиевые провода достаточно часто подвергаются оксидной изоляции. В то время, чтобы данный метод применить по отношению к медному проводу, его необходимо покрыть хотя бы тонким слоем алюминия.
Оксидированный алюминий служит материалом для изготовления катушек, способных работать при высоких температурах.
Химические свойства
Химические свойства алюминия выражают его валентность, свойства взаимодействия с окружающими сферами. Первое, что стоит отметить – алюминий обладает достаточно высокой химической активностью.
Если рассматривать ряд напряжений металлов, то данный материал займет место между магнием и цинком.
Алюминию свойственно быстрое окисление кислородом, взятым из воздуха, в результате чего получается прочная защитная оксидная пленка.
Именно эта пленка является препятствием на пути к дальнейшему окислению материала.
Также оксидная пленка оберегает изделия из алюминия от взаимодействия с другими веществами, контакт с которыми может привести к разрушению структуры материала.
Именно защитной пленке отводится роль фактора, повышающего антикоррозийную стойкость алюминия. Если нарушается данная оксидная защита, то материал легко вступает во взаимодействие с влагой даже при обычной температуре.
Удельная теплоемкость алюминия
Удельная теплоемкость алюминия существенно зависит от температуры и при комнатной температуре составляет величину около 904 Дж/(кг·град), что значительно выше удельной (массовой) теплоемкости других распространенных металлов, например таких, как медь и железо.
Ниже приведена сравнительная таблица значений удельной теплоемкости этих металлов. Значения теплоемкости в таблице находятся в интервале температуры от -223 до 927°С.
По данным таблицы видно, что величина удельной теплоемкости алюминия значительно выше значения этого свойства у меди и железа, поэтому такое свойство алюминия, как возможность хорошо накапливать тепло, широко применяется в промышленности и теплотехнике, делая этот металл незаменимым.
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?
Источник: tunparts.ru
Количество теплоты и удельная теплоемкость
Вместо словосочетания «тепловая энергия» физики говорят сокращенно: «теплота».
Удобно сравнивать между собой величины, которые измерены численно. Поэтому, физики говорят о количестве тепловой энергии, или количестве теплоты.
Что такое количество теплоты
Рассмотрим чашку, в которой находится обыкновенная вода комнатной температуры.
Вычислим внутреннюю энергию холодной воды в чашке, получим число, которое можно обозначить так:
(large U_> left( text right) ) – внутренняя энергия холодной воды.
Нагреем воду в чашке. Молекулы нагретой воды будут двигаться быстрее. Значит, горячая вода обладает большим количеством внутренней энергии.
Теперь посчитаем внутреннюю энергию горячей воды в чашке. Полученное число обозначим, как
(large U_> left( text right) ) – внутренняя энергия горячей воды.
Найдем разницу внутренней энергии для горячей и холодной воды.
Примечание: Вместо слова «разница» математики скажут «разность».