Как найти удельную теплоемкость металла
По какой формуле можно произвести расчёт удельной теплоёмкости вещества (Cp)
Удельная теплоёмкость — это энергия, которая требуется для увеличения температуры 1 грамма чистого вещества на 1°. Параметр зависит от его химического состава и агрегатного состояния: газообразное, жидкое или твёрдое тело. После его открытия начался новый виток развития термодинамики, науки о переходных процессах энергии, которые касаются теплоты и функционирования системы.
Как правило, удельная теплоёмкость и основы термодинамики используются при изготовлении радиаторов и систем, предназначенных для охлаждения автомобилей, а также в химии, ядерной инженерии и аэродинамике. Если вы хотите узнать, как рассчитывается удельная теплоёмкость, то ознакомьтесь с предложенной статьёй.
Формула
Перед тем, как приступить к непосредственному расчёту параметра следует ознакомиться с формулой и её компонентами.
Формула для расчёта удельной теплоёмкости имеет следующий вид:
Знание величин и их символических обозначений, использующихся при расчёте, крайне важно. Однако необходимо не только знать их визуальный вид, но и чётко представлять значение каждого из них. Расчёт удельной теплоёмкости вещества представлен следующими компонентами:
ΔT – символ, означающий постепенное изменение температуры вещества. Символ «Δ» произносится как дельта.
ΔT можно рассчитать по формуле:
ΔT = t2–t1, где
- t1 – первичная температура;
- t2 – конечная температура после изменения.
m – масса вещества используемого при нагреве (гр).
Q – количество теплоты (Дж/J)
На основании Цр можно вывести и другие уравнения:
- Q = m*цp*ΔT – количество теплоты ;
- m = Q/цр*(t2 - t1) – массы вещества;
- t1 = t2–(Q/цp*m) – первичной температуры;
- t2 = t1+(Q/цp*m) – конечной температуры.
Инструкция по расчёту параметра
Рассчитать с вещества достаточно просто и чтобы это сделать нужно, выполнить следующие шаги:
- Взять расчётную формулу: Теплоемкость = Q/(m*∆T)
- Выписать исходные данные.
- Подставить их в формулу.
- Провести расчёт и получим результат.
В качестве примера произведём расчёт неизвестного вещества массой 480 грамм обладающего температурой 15ºC, которая в результате нагрева (подвода 35 тыс. Дж) увеличилась до 250º.
Согласно инструкции приведённой выше производим следующие действия:
Выписываем исходные данные:
- Q = 35 тыс. Дж;
- m = 480 г;
- ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.
Берём формулу, подставляем значения и решаем:
с=Q/(m*∆T)=35тыс.Дж/(480 г*235º)=35тыс.Дж/(112800 г*º)=0,31 Дж/г*º.
Расчёт
Выполним расчёт CP воды и олова при следующих условиях:
- m = 500 грамм;
- t1 =24ºC и t2 = 80ºC – для воды;
- t1 =20ºC и t2 =180ºC – для олова;
- Q = 28 тыс. Дж.
Для начала определяем ΔT для воды и олова соответственно:
- ΔТв = t2–t1 = 80–24 = 56ºC
- ΔТо = t2–t1 = 180–20 =160ºC
Затем находим удельную теплоёмкость:
- с=Q/(m*ΔТв)= 28 тыс. Дж/(500 г *56ºC) = 28 тыс.Дж/(28 тыс.г*ºC) = 1 Дж/г*ºC.
- с=Q/(m*ΔТо)=28тыс.Дж/(500 гр*160ºC)=28 тыс.Дж/(80 тыс.г*ºC)=0,35 Дж/г*ºC.
Таким образом, удельная теплоемкость воды составила 1 Дж/г *ºC, а олова 0,35 Дж/г*ºC. Отсюда можно сделать вывод о том, что при равном значении подводимого тепла в 28 тыс. Дж олово нагрется быстрее воды, поскольку его теплоёмкость меньше.
Теплоёмкостью обладают не только газы, жидкости и твёрдые тела, но и продукты питания.
Как рассчитать теплоемкость продуктов питания
При расчёте емкости питания уравнение примет следующий вид:
с=(4.180*w)+(1.711*p)+(1.928*f)+(1.547*c)+(0.908 *a), где:
- w – количество воды в продукте;
- p – количество белков в продукте;
- f – процентное содержание жиров;
- c – процентное содержание углеводов;
- a – процентное содержание неорганических компонентов.
Определим теплоемкость плавленого сливочного сыра Viola. Для этого выписываем нужные значения из состава продукта (масса 140 грамм):
- вода – 35 г;
- белки – 12,9 г;
- жиры – 25,8 г;
- углеводы – 6,96 г;
- неорганические компоненты – 21 г.
Затем находим с:
- с=(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 кДж /кг*ºC.
Полезные советы
Всегда помните, что:
- процесс нагревания металла проходит быстрее, чем у воды, так как он обладает CP в 2,5 раза меньше;
- по возможности преобразуйте полученные результаты в более высокий порядок, если позволяют условия;
- в целях проверки результатов можно воспользоваться интернетом и посмотреть с для расчётного вещества;
- при равных экспериментальных условиях более значительные температурные изменения будут наблюдаться у материалов с низкой удельной теплоёмкостью.
Видео
Разобраться в этой теме вам поможет видео урок.
Удельная теплоемкость некоторых металлов
Удельная теплоемкость металлов и металлоидов (полуметаллов) приведена в таблице ниже.
См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.
Металлоиды, также известные как полуметаллы, представляют собой элементы, обладающие сходными свойствами и находящимися где-то посередине между металлами и неметаллами.
- 1 Дж / (кг K) = 2,389x10 -4 ккал / (кг o C) = 2,389x10 -4 Btu / (фунт м o F)
- 1 кДж / (кг · К) = 0,2389 ккал / (кг o C) = 0,2389 Btu / (фунт м o F) = 10 3 Дж / (кг o C) = 1 Дж. / (г o C)
- 1 BTU / (фунт м o F) = 4186,8 Дж / (кг · K) = 1 ккал / (кг o C)
- 1 ккал / (кг o C) = 4186.8 Дж / (кг · К) = 1 БТЕ / (фунт м o F)
Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.
См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.
Энергия нагрева
Энергия, необходимая для нагрева продукта, может быть рассчитана как
q = c p m dt (1)
, где
q = необходимое количество тепла (кДж)
c p = удельная теплоемкость (кДж / кг K, кДж / кг C ° )
dt = разница температур (K, C ° )
Пример - Нагрев углеродистой стали
2 кг углеродистой стали нагревается от 20 o C до 100 o C .Удельная теплоемкость углеродистой стали составляет 0,49 кДж / кгC ° , а необходимое количество тепла можно рассчитать как
q = (0,49 кДж / кг o C) ( 2 кг) ((100 o C). C) - (20 o C))
= 78,4 (кДж)
.как я могу определить удельную теплоемкость металла ??
Нагрейте металл известной массы до известной температуры (например, 10,00 г при 78,5 ° C)
Добавьте металл в известную массу воды при известной температуре (скажем, 75,00 г при 25,0 ° C) в калориметре.
Дайте металлу и воде достичь равновесной температуры Tf. (Металл остывает от 78,5 до Тс, вода нагревается от 25,0 до Тс.)
Тепло, теряемое металлом, равно теплу, полученному водой (при условии, что калориметр не поглощает тепла).
удельная теплоемкость может быть выражена в калориях на грамм материала на изменение градуса. Теплопотери металла -
Потери тепла = удельная теплоемкость x 10,00 г x (78,5 - Тс)
Известно, что удельная теплоемкость воды составляет 1,00 кал / г град.
Полученное тепло = 1,00 x 75,00 г x (Tf - 25,0)
Поскольку потерянное тепло = полученное тепло, а конечную температуру Tf можно измерить, единственное, что неизвестно, - это удельная теплоемкость металла.
Предположим, Tf = 28,00 град.
удельная теплоемкость x 10.00 х 50,5 = 1,00 х 75,00 х 3,00
удельная теплоемкость = 0,445 кал / г град
Как измерить удельную теплоемкость металла
Как измерить удельную теплоемкость металла - Snapguide- 1
-
Измерьте массу пустого стакана. Обязательно записывайте массу в кг.
- 2
-
Добавьте воду комнатной температуры - достаточно, чтобы покрыть образец металла.
- 3
-
Измерить новую массу - вычтите массу пустого стакана, чтобы узнать массу воды. Обязательно используйте кг.
- 4
-
Найдите температуру воды перед добавлением горячего металла.
- 5
-
Металл нагревают в горячей водяной бане.Запишите температуру горячего металла. (она же горячая вода)
- 6
-
Используйте щипцы, чтобы осторожно взять металлический образец и быть готовым передать его, но держите его в воде. Убедитесь, что температура холодной воды не изменилась с момента записи.
- 7
-
БЫСТРО перенесите металл в прохладную воду и наблюдайте за температурой, немного помешивая, пока она не стабилизируется.Запишите стабильную температуру.
- 8
- 9
-
Измерьте массу образца - обязательно укажите массу в кг.
- 10
-
Посчитайте.Помните, что c для воды составляет 4,186 Дж / г- ° C, и вы решите c для металла. Огромным источником погрешности в этой лабораторной потере тепла является металл, который передается воде.
горячие клавиши: предыдущий шаг следующий шаг
ПОНРАВИЛОСЬ ЭТО РУКОВОДСТВО НРАВИТСЯ ЭТО РУКОВОДСТВО
Учитель естествознания в средней школе, который интересуется всем, что связано с Apple Inc., музыка, семья, религия (особенно христианство) и быть крутым.
Уайли, Техас
© 2020 Brit Media, Inc.
Все руководства © 2020 их авторы
Перейдите в Snapguide в браузере на рабочем столе.
В настоящее время мы поддерживаем последние версии:
Chrome, Safari, IE или Firefox.
Или загрузите наше бесплатное приложение для iOS.
Как к
{{50 - data.title.length}}
Начни делать свой гид
.Удельная теплоемкость некоторых распространенных веществ
Удельная теплоемкость некоторых обычных продуктов дана в таблице ниже.
См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и обычных твердых веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.
Вещество | Удельная теплоемкость - c p - (Дж / кг C °) | |||
---|---|---|---|---|
Ацетали | 1460 | |||
Воздух, сухой (морской уровень) | 1005 | |||
Агат | 800 | |||
Спирт этиловый | 2440 | |||
Спирт, метиловое дерево) | 2530 | |||
Алюминий | 897 | |||
Алюминиевая бронза | 436 | |||
Глинозем, AL 2 O 3 | 718 | |||
Аммиак, жидкость | 4700 | |||
Аммиак, газ | 2060 | |||
Сурьма | 209 | |||
Аргон | 520 | |||
Мышьяк | 348 | |||
Artifi циальная вата | 1357 | |||
Асбест | 816 | |||
Асфальт | 920 | |||
Барий | 290 | |||
Бариты | 460 | |||
Бериллий | ||||
Бериллий | 130 | |||
Весы котла | 800 | |||
Кость | 440 | |||
Бор | 960 | |||
Нитрид бора | 720 | |||
Латунь | 375 | |||
Кирпич | 840 | |||
Бронза | 370 | |||
Коричневая железная руда | 670 | |||
Кадмий | 234 | |||
Кальций | 532 | |||
Силикат кальция, CaSiO | 710 | 900 27|||
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная | 1300-1500 | |||
Ацетат целлюлозы, формованный | 1260-1800 | |||
Ацетат целлюлозы, лист | 1260-2100 | |||
Нитрат целлюлозы, целлулоид | 1300-1700 | |||
Мел | 750 | |||
Древесный уголь | 840 | |||
Хром | 452 | |||
Оксид хрома | 750 | |||
Глина песчаная | 1381 | 900|||
Кобальт | 435 | |||
Кокс | 840 | |||
Бетон | 880 | |||
Константан | 410 | |||
Медь | 385 | |||
Корк | ||||
2000 | Алмаз (углерод)516 | |||
Дуралий | 920 | |||
Наждак | 960 | |||
Эпоксидные литые смолы | 1000 | |||
Огненный кирпич | 880 | |||
Плавиковый шпат CaF 2 | 830 | 871 | ||
Дихлордифторметан R12, пар | 595 | |||
Лед (0 o C) | 2093 | |||
Индийский каучук | 1250 | |||
Стекло | 670 | |||
Стекло, пирекс | 753 | |||
Стекловата | 840 | |||
Золото | 129 | |||
Гранит | 790 | |||
Графит (углерод) | 717 | |||
Гипс | 1090 | 900 27|||
Гелий | 5193 | |||
Водород | 14304 | |||
Лед, снег (-5 o C) | 2090 | |||
Слиток железа | 490 | |||
Йод | 218 | |||
Иридий | 134 | |||
Железо | 449 | |||
Свинец | 129 | |||
Кожа | 1500 | |||
Известняк | 909 | |||
Литий | 3582 | 900|||
Люцит | 1460 | |||
Магнезия (оксид марганца), MgO | 874 | |||
Магний | 1050 | |||
Магниевый сплав | 1010 | |||
Марганец | 460 | 460 | 880 | |
Меркурий | 140 | |||
Слюда | 880 | |||
Молибден | 272 | |||
Неон | 1030 | |||
Никель | 461 | |||
Азот | 1040 | 1600 | ||
Нейлон-66 | 1700 | |||
Оливковое масло | 1790 | |||
Осмий | 130 | |||
Кислород | 918 | |||
Палладий | 240 | |||
Бумага | 1336 | |||
Парафин | 3260 | |||
Торф | 1900 | |||
Перлит | 387 | |||
Фенольные литые смолы | 1250 - 1670 | |||
Фенолформальдегидные соединения | 2500 - 6000 | |||
Фосфорбонза | 360 | |||
Фосфор | 800 | |||
Пинчбек | 380 | |||
Каменный уголь | 1020 | |||
Платиновый | Платиновый | 1333 | ||
Платиновый 900 140 | ||||
Поликарбонаты | 1170-1250 | |||
Полиэтилентерефталат | 1250 | |||
Полиимидные ароматические углеводороды | 1120 | |||
Полиизопрен натуральный каучук | 1880 | |||
Полиизопреновый каучук | ||||
Полиметилметакрилат | 1500 | |||
Полипропилен | 1920 | |||
Полистирол | 1300-1500 | |||
Формовочная масса из политетрафторэтилена | 9003 1 1000||||
Политетрафторэтилен (PTFE) | 1172 | |||
Жидкий полиуретановый литой | 1800 | |||
Полиуретановый эластомер | 1800 | |||
Поливинилхлорид ПВХ | 840-1170 | Фарфор | 1085 | |
Калий | 1000 | |||
Хлорид калия | 680 | |||
Пирокерам | 710 | |||
Кварц, SiO 2 | 730 | |||
Кварцевое стекло | 700 | |||
Красный металл | 381 | |||
Рений | 140 | |||
Родий | 240 | |||
Канифоль | 1300 | |||
Рубидий | 330 | |||
880 032 | ||||
Песок, кварц | 830 | |||
Песчаник | 710 | |||
Скандий | 568 | |||
Селен | 330 | |||
Кремний | 705 | |||
Карбид кремния | 670||||
Серебро | 235 | |||
Сланец | 760 | |||
Натрий | 1260 | |||
Почва, сухая | 800 | |||
Почва влажная | 1480 | |||
Сажа | 840 | |||
Снег | 2090 | |||
Стеатит | 830 | |||
Сталь | 490 | |||
Сера, кристалл | 700 | |||
Танталий | 138 | |||
Теллур | 201 | |||
Торий | 140 | |||
Древесина, ольха | 1400 | |||
Древесина, ясень | 1600 | |||
Древесина, береза | 1900 | |||
Древесина, лиственница | 1400 | |||
Древесина, клен | 1600 | |||
Древесина, дуб | 2400 | |||
Древесина, осина | 1300 | |||
Древесина, ось | 2500 | |||
Древесина, бук красный | 1300 | |||
Древесина, красная сосна | 1500 | |||
Древесина, белая сосна | 1500 | |||
Древесина, орех | 1400 | |||
Олово | 228 | |||
Титан | 523 | |||
Вольфрам | 132 | |||
Карбид вольфрама e | 171 | |||
Уран | 116 | |||
Ванадий | 500 | |||
Вода, чистая жидкость (20 o C) | 4182 | |||
Вода, пар (27 o C) | 1864 | |||
Влажный шлам | 2512 | |||
Дерево | 1300-2400 | |||
Цинк | 388 |
- 1 калория = 4.186 джоулей = 0,001 БТЕ / фунт м o F
- 1 кал / грамм C o = 4186 Дж / кг o C
- 1 Дж / кг C o = 10 -3 кДж / кг K = 10 -3 Дж / г C o = 10 -6 кДж / г C o = 2,389x10 -4 Btu / (фунт м o F)
Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.
См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и обычных твердых веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.
.