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:

  1. Взять расчётную формулу: Теплоемкость = Q/(m*∆T)
  2. Выписать исходные данные.
  3. Подставить их в формулу.
  4. 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:

  1. с=Q/(m*ΔТв)= 28 тыс. Дж/(500 г *56ºC) = 28 тыс.Дж/(28 тыс.г*ºC) = 1 Дж/г*ºC.
  2. 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.

31 1020 31 1020 900 27 900 Алмаз (углерод) Дихлордифторметан R12, жидкость 900 27 900 Марганец Нейлон 6 9003 1 1000 9031 Соль, NaCl 670
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
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
Кобальт 435
Кокс 840
Бетон 880
Константан 410
Медь 385
Корк
2000 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
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
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
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
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.

.

Смотрите также