Ciepło właściwe

Ciepło właściwe (cw) jest wielkością, która informuje o wartości energii jaką trzeba dostarczyć lub odebrać ciału, aby zmienić temperaturę jednostki masy tego ciała o 1 kelwin:
c _{w} = \frac{Q}{m \Delta T}
 
gdzie: Q – ciepło wymienione z otoczeniem, m – masa ciała, ΔT – zmiana temperatury.

Jednostką ciepła właściwego jest dżul podzielony przez kilogram i kelwin (1J/kg•K).

Ponieważ pojemność cieplna ciała jest równa c= \frac{Q}{ \Delta T} , to ciepło właściwe można również zdefiniować jako pojemność cieplną odniesioną do jednostki masy ciała.

Po przekształceniu pierwszego z przedstawionych równań do postaci Q = cwmΔT, zauważymy, że ilość ciepła, które układ musi wymienić z otoczeniem, jest tym większa, im większe są wartości masy ciała, zmiany jego temperatury i ciepła właściwego, które jest wielkością w dobrym przybliżeniu stałą dla danej substancji.

Wartość ciepła właściwego danej substancji zależy od sposobu w jaki jest ona ogrzewana. W przypadku gdy ciało jest ogrzewane przy stałym ciśnieniu wartość ciepła właściwego jest większa niż w przypadku, gdy jest ono ogrzewane przy stałej objętości. W przypadku gazów tą różnicę tłumaczy fakt, że przy ogrzewaniu pod stałym ciśnieniem gaz zwiększa swoją objętość, co powoduje wykonanie pracy przeciw siłom zewnętrznym. Zatem do ogrzania gazu przy stałym ciśnieniu potrzebna jest większa ilość energii, aniżeli przy ogrzewaniu izochorycznym tj. przy stałej objętości.
Różnica pomiędzy ciepłem właściwym przy stałej objętości, a ciepłem właściwym przy stałym ciśnieniu w przypadku ciał stałych i cieczy jest bardzo niewielka, więc zwykle nie jest ona uwzględniana.

Ciepło właściwe – przykład.

Ile energii należy dostarczyć do 250ml wody o temperaturze 10°C, aby w warunkach normalnych doprowadzić ją do wrzenia?

Dane:                                                    Szukane:
V = 250ml = 0,25•10-3m3                            Q = ?
T0 = 10°C
Tk = 100°C
cw = 4200 J/kg•K – wielkość tablicowa
ρ = 103 kg/m3 – gęstość wody (wielkość tablicowa)


Rozwiązanie:

Ponieważ  c _{w} = \frac{Q}{m \Delta T} , to:

Q=c _{w}  \cdot m \Delta T

Gęstość to stosunek masy ciała do jego objętości, więc:

\rho= \frac{m}{V}  \Rightarrow m=\rho \cdot V

Zmiana temperatury jest równa:

 \Delta T=T _{k} -T _{0} =100 ^{ \circ } C-10 ^{ \circ }C =90 ^{ \circ }C =90K
 
Wstawiając dwa ostanie wyrażenia do wzoru na ciepło, otrzymamy:

Q=c _{w}  \cdot \rho \cdot V(T _{k} -T _{0} )=4200 \frac{J}{kg \cdot K}  \cdot 10 ^{3}  \frac{kg}{m ^{3} }  \cdot 0,25 \cdot 10 ^{-3} m ^{3}  \cdot 90K=94500J=94,5kJ

Polecamy również:

  • Ciepło topnienia

    Ciepło topnienia (cT) to ilość energii jaką należy dostarczyć do jednostki masy ciała stałego aby zmienić jego stan skupienia w ciekły, nie zmieniając przy tym jego temperatury Więcej »

  • Ciepło parowania

    Ciepło parowania (cP) to ilość energii jaką należy dostarczyć do jednostki masy cieczy, aby zmienić jej stan skupienia w gazowy, nie zmieniając przy tym temperatury substancji. Więcej »

  • Sublimacja

    Sublimacja jest procesem zmiany stanu skupienia ciała stałego bezpośrednio w gaz, z pominięciem fazy ciekłej. Proces ten zachodzi w każdej temperaturze, przy czym jego tempo wzrasta wraz ze zwiększaniem się temperatury. Więcej »

  • Resublimacja

    Resublimacja to proces odwrotny do sublimacji. Polega na zmianie stanu skupienia gazu bezpośrednio w ciało stałe, z pominięciem fazy ciekłej. Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 1 + 4 =
Ostatnio komentowane
zero
• 2022-12-03 22:06:32
o
• 2022-12-03 10:47:16
ok
• 2022-12-02 16:29:38
dzięki
• 2022-11-28 16:21:19
ok
• 2022-11-25 15:27:39