比熱

物体の熱容量は大文字で表されます。 ラテン文字 と。

物体の熱容量は何に依存しますか? まずはその質量から。 たとえば、1 キログラムの水を加熱する場合、200 グラムの水を加熱する場合よりも多くの熱が必要になることは明らかです。

物質の種類についてはどうですか？ 実験をしてみましょう。 同じ容器を2つ用意し、一方に400gの水を注ぎ、もう一方に400gの植物油を注ぎ、同じバーナーを使用して加熱し始めます。 温度計の測定値を観察すると、オイルがより早く加熱されることがわかります。 水と油を同じ温度に加熱するには、水をより長く加熱する必要があります。 しかし、水を加熱する時間が長ければ長いほど、バーナーからより多くの熱を受け取ります。

したがって、同じ質量の異なる物質を同じ温度に加熱するには、次のことが必要です。 異なる量暖かさ。 物体を加熱するために必要な熱量、つまりその熱容量は、物体を構成する物質の種類によって異なります。

したがって、たとえば、重さ 1 kg の水の温度を 1 °C 上昇させるには、4200 J に等しい熱量が必要であり、同じ質量のひまわり油を 1 °C 加熱するには、4200 J に等しい熱量が必要です。 1700J必要です。

物質1kgを1℃加熱するのに必要な熱量を物理量といいます。 比熱容量この物質の。

各物質には独自の比熱容量があり、ラテン文字 c で表され、キログラム度あたりのジュール (J/(kg K)) で測定されます。

同じ物質でも、凝集状態（固体、液体、気体）が異なると比熱容量は異なります。 たとえば、水の比熱容量は4200です。 J/(kg・K) 、氷の比熱容量 J/(kg・K) ; 固体状態のアルミニウムの比熱容量は920です。 J/(kg K)、液体中 - J/(kg K)。

水の比熱容量は非常に大きいことに注意してください。 したがって、海や海洋の水は、夏に加熱されると、空気から大量の熱を吸収します。 このおかげで、大きな水域の近くにある場所では、夏は水から離れた場所ほど暑くありません。

固体の比熱容量

この表は、0〜10℃の温度範囲における物質の比熱容量の平均値を示しています（別の温度が示されていない限り）。

液体の比熱容量

金属および合金の比熱容量

溶融金属および液化合金の比熱容量

気体と蒸気の比熱容量

通常の状態では 大気圧

物理学と熱現象は、かなり広範なセクションであり、徹底的に研究されています。 通学コース。 この理論では、特定の量が最後に挙げられるわけではありません。 1つ目は比熱容量です。

しかし、通常、「特定の」という言葉の解釈には十分な注意が払われません。 学生はそれを当然のこととして覚えているだけです。 それはどういう意味ですか？

オジェゴフの辞書を調べると、そのような量は比率として定義されていることがわかります。 さらに、質量、体積、またはエネルギーに関連して実行することもできます。 これらすべての量を摂取する必要があります 1に等しい。 比熱容量は何に関係しますか?

質量と温度の積に換算します。 さらに、それらの値は 1 に等しくなければなりません。 つまり、除数には数値 1 が含まれますが、その寸法はキログラムと摂氏を組み合わせたものになります。 これは、比熱容量の定義を立てるときに考慮する必要があります。これについては、少し下に示します。 これら 2 つの量が分母にあることが明らかな公式もあります。

それは何ですか？

物質の比熱容量は、加熱の状況を考慮したときに導入されます。 それがなければ、このプロセスにどれだけの熱（またはエネルギー）が必要になるかを知ることは不可能です。 また、体が冷えたときの値も計算します。 ちなみに、これら２つの熱量は係数が等しい。 しかし、彼らは持っています さまざまな兆候。 したがって、最初のケースでは、エネルギーが消費され、体に伝達される必要があるため、これはポジティブです。 2 番目の冷却状況により、 負の数熱が放出され、体の内部エネルギーが減少するためです。

これは指定されています 物理量ラテン文字 c. 1キログラムの物質を1度加熱するのに必要な熱量として定義されます。 学校の物理コースでは、この学位は摂氏スケールで取得される学位です。

どうやって数えますか？

比熱容量を知りたい場合、式は次のようになります。

c = Q / (m * (t 2 - t 1))、Q は熱量、m は物質の質量、t 2 は熱交換の結果として物体が取得した温度、t 1物質の初期温度です。 これが式1です。

この式に基づくと、この量の測定単位は次のようになります。 国際システム単位 (SI) は J/(kg*ºС) となります。

この等式から他の量を見つけるにはどうすればよいでしょうか?

まずは熱量。 式は次のようになります: Q = c * m * (t 2 - t 1)。 SI単位の値を代入するだけで済みます。 つまり、質量はキログラム、温度は摂氏です。 これが式２です。

第二に、冷却または加熱する物質の質量。 その式は次のようになります: m = Q / (c * (t 2 - t 1))。 これが式3です。

第三に、温度変化 Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m)。 記号「Δ」は「デルタ」と読み、量（この場合は温度）の変化を示します。 フォーミュラNo.4。

4 番目に、物質の初期温度と最終温度。 物質の加熱に有効な公式は次のようになります: t 1 = t 2 - (Q / c * m)、t 2 = t 1 + (Q / c * m)。 これらの式は No. 5 と 6 です。問題が物質の冷却に関する場合、式は次のようになります。 t 1 = t 2 + (Q / c * m)、t 2 = t 1 - (Q / c * m) 。 その式がNo.7とNo.8です。

どのような意味が考えられるのでしょうか？

特定の物質ごとにどのような値があるかは実験的に確立されています。 そこで、専用の比熱表を作成しました。 ほとんどの場合、通常の条件下で有効なデータが含まれています。

比熱容量の測定にはどのような実験作業が必要ですか?

学校の物理コースでは次のように定義されています。 固体。 さらに、その熱容量は既知の熱容量と比較して計算されます。 これを行う最も簡単な方法は、水を使用することです。

作業中に、水と加熱された固体の初期温度を測定する必要があります。 次に、それを液体中に下げ、熱平衡を待ちます。 実験全体は熱量計で実行されるため、エネルギー損失は無視できます。

次に、水が固体から加熱されたときに受け取る熱量の式を書き留める必要があります。 2 番目の式は、物体が冷却するときに放出するエネルギーを表します。 これら 2 つの値は等しいです。 数学的計算を通じて、固体を構成する物質の比熱容量を決定することが残ります。

ほとんどの場合、研究対象の体がどのような物質でできているかを推測するために、それを表の値と比較することが提案されます。

タスクNo.1

状態。金属の温度は摂氏20度から24度まで変化します。 同時に、その内部エネルギーは 152 J 増加しました。金属の質量が 100 グラムの場合、その金属の比熱はいくらですか?

解決。答えを見つけるには、番号 1 の下に書かれた式を使用する必要があります。計算に必要な数量はすべてそこにあります。 まず最初に質量をキログラムに変換する必要があります。そうしないと、答えが間違ってしまいます。 すべての数量は SI で受け入れられるものでなければならないためです。

1キログラムは1000グラムです。 これは、100 グラムを 1000 で割ると、0.1 キログラムになることを意味します。

すべての量を代入すると、次の式が得られます: c = 152 / (0.1 * (24 - 20))。 計算は特に難しくありません。 すべてのアクションの結果は 380 という数字になります。

答え： s = 380 J/(kg * ºС)。

問題その2

状態。体積 5 リットルの水が 100 °С で取られ、次のように分離された場合に冷却される最終温度を決定します。 環境 1680kJの熱。

解決。エネルギーは非体系的な単位で与えられるという事実から始める価値があります。 キロジュールはジュールに変換する必要があります: 1680 kJ = 1680000 J。

答えを求めるには、式 8 を使用する必要があります。ただし、その中に質量が出てきますが、問題では質量は不明です。 ただし、液体の体積は指定されています。 これは、m = ρ * V として知られる公式を使用できることを意味します。水の密度は 1000 kg/m3 です。 ただし、ここではボリュームを次のように置き換える必要があります。 立方メートル。 リットルから換算するには、1000で割る必要があります。つまり、水の体積は0.005立方メートルとなります。

値を質量の式に代入すると、次の式が得られます: 1000 * 0.005 = 5 kg。 表で比熱容量を調べる必要があります。 ここで、式 8: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5) に進みます。

最初のアクションは乗算です: 4200 * 5。結果は 21000 です。2 番目のアクションは除算です。 1680000: 21000 = 80。最後は引き算です: 100 - 80 = 20。

答え。 t 2 = 20 °С。

タスクその3

状態。 100gのビーカーに50gの水を注ぎます。 ガラス入りの水の初期温度は摂氏 0 度です。 水を沸騰させるにはどのくらいの熱が必要ですか?

解決。まずは適切な表記法を導入することから始めましょう。 ガラスに関連するデータのインデックスを 1、水に関連するデータのインデックスを 2 にします。表で、比熱容量を見つける必要があります。 ビーカーは実験室用ガラスでできているため、その値 c 1 = 840 J/ (kg * ℃) となります。 水のデータは次のとおりです: c 2 = 4200 J/ (kg * ºС)。

それらの質量はグラムで示されます。 キログラムに換算する必要があります。 これらの物質の質量は次のように指定されます: m 1 = 0.1 kg、m 2 = 0.05 kg。

初期温度は次のように与えられます: t 1 = 0 °С。 最終値については、水が沸騰する点に相当することが知られています。 これは t 2 = 100 °С です。

ガラスも水とともに発熱するので、必要な熱量は2つの合計となります。 1 つ目はガラスを加熱するために使用され (Q 1)、2 つ目は水の加熱に使用されます (Q 2)。 それらを表現するには、2 番目の式が必要になります。 異なるインデックスを使用して 2 回書き留めてから、それらを合計する必要があります。

Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1) であることがわかります。 共通因数 (t 2 - t 1) は、計算を容易にするために括弧から取り出すことができます。 熱量の計算に必要な式は次の形式になります: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1)。 これで、問題で既知の量を代入して結果を計算できます。

Q = (840 * 0.1 + 4200 * 0.05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (J)。

答え。 Q = 29400 J = 29.4 kJ。

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