| АБС пластик | 1300…2300 |
| Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках | 840 |
| Алмаз | 502 |
| Аргиллит | 700…1000 |
| Асбест волокнистый | 1050 |
| Асбестоцемент | 1500 |
| Асботекстолит | 1670 |
| Асбошифер | 837 |
| Асфальт | 920…2100 |
| Асфальтобетон | 1680 |
| Аэрогель (Aspen aerogels) | 700 |
| Базальт | 850…920 |
| Барит | 461 |
| Береза | 1250 |
| Бетон | 710…1130 |
| Битумоперлит | 1130 |
| Битумы нефтяные строительные и кровельные | 1680 |
| Бумага | 1090…1500 |
| Вата минеральная | 920 |
| Вата стеклянная | 800 |
| Вата хлопчатобумажная | 1675 |
| Вата шлаковая | 750 |
| Вермикулит | 840 |
| Вермикулитобетон | 840 |
| Винипласт | 1000 |
| Войлок шерстяной | 1700 |
| Воск | 2930 |
| Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат, газо- и пенозолобетон | 840 |
| Гетинакс | 1400 |
| Гипс формованный сухой | 1050 |
| Гипсокартон | 950 |
| Глина | 750 |
| Глина огнеупорная | 800 |
| Глинозем | 700…840 |
| Гнейс (облицовка) | 880 |
| Гравий (наполнитель) | 850 |
| Гравий керамзитовый | 840 |
| Гравий шунгизитовый | 840 |
| Гранит (облицовка) | 880…920 |
| Графит | 708 |
| Грунт влажный (почва) | 2010 |
| Грунт лунный | 740 |
| Грунт песчаный | 900 |
| Грунт сухой | 850 |
| Гудрон | 1675 |
| Диабаз | 800…900 |
| Динас | 737 |
| Доломит | 600…1500 |
| Дуб | 2300 |
| Железобетон | 840 |
| Железобетон набивной | 840 |
| Зола древесная | 750 |
| Известняк (облицовка) | 850…920 |
| Изделия из вспученного перлита на битумном связующем | 1680 |
| Ил песчаный | 1000…2100 |
| Камень строительный | 920 |
| Капрон | 2300 |
| Карболит черный | 1900 |
| Картон гофрированный | 1150 |
| Картон облицовочный | 2300 |
| Картон плотный | 1200 |
| Картон строительный многослойный | 2390 |
| Каучук натуральный | 1400 |
| Кварц кристаллический | 836 |
| Кварцит | 700…1300 |
| Керамзит | 750 |
| Керамзитобетон и керамзитопенобетон | 840 |
| Кирпич динасовый | 905 |
| Кирпич карборундовый | 700 |
| Кирпич красный плотный | 840…880 |
| Кирпич магнезитовый | 1055 |
| Кирпич облицовочный | 880 |
| Кирпич огнеупорный полукислый | 885 |
| Кирпич силикатный | 750…840 |
| Кирпич строительный | 800 |
| Кирпич трепельный | 710 |
| Кирпич шамотный | 930 |
| Кладка «Поротон» | 900 |
| Кладка бутовая из камней средней плотности | 880 |
| Кладка газосиликатная | 880 |
| Кладка из глиняного обыкновенного кирпича | 880 |
| Кладка из керамического пустотного кирпича | 880 |
| Кладка из силикатного кирпича | 880 |
| Кладка из трепельного кирпича | 880 |
| Кладка из шлакового кирпича | 880 |
| Кокс порошкообразный | 1210 |
| Корунд | 711 |
| Краска масляная (эмаль) | 650…2000 |
| Кремний | 714 |
| Лава вулканическая | 840 |
| Латунь | 400 |
| Лед из тяжелой воды | 2220 |
| Лед при температуре 0°С | 2150 |
| Лед при температуре -100°С | 1170 |
| Лед при температуре -20°С | 1950 |
| Лед при температуре -60°С | 1700 |
| Линолеум | 1470 |
| Листы асбестоцементные плоские | 840 |
| Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) | 840 |
| Лузга подсолнечная | 1500 |
| Магнетит | 586 |
| Малахит | 740 |
| Маты и полосы из стекловолокна прошивные | 840 |
| Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем | 840 |
| Мел | 800…880 |
| Миканит | 250 |
| Мипора | 1420 |
| Мрамор (облицовка) | 880 |
| Настил палубный | 1100 |
| Нафталин | 1300 |
| Нейлон | 1600 |
| Неопрен | 1700 |
| Пакля | 2300 |
| Парафин | 2890 |
| Паркет дубовый | 1100 |
| Паркет штучный | 880 |
| Паркет щитовой | 880 |
| Пемзобетон | 840 |
| Пенобетон | 840 |
| Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 | 1260 |
| Пенополистирол | 1340 |
| Пенополистирол «Пеноплекс» | 1600 |
| Пенополиуретан | 1470 |
| Пеностекло или газостекло | 840 |
| Пергамин | 1680 |
| Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки | 850 |
| Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой | 860 |
| Перекрытие монолитное плоское железобетонное | 840 |
| Перлитобетон | 840 |
| Перлитопласт-бетон | 1050 |
| Перлитофосфогелевые изделия | 1050 |
| Песок для строительных работ | 840 |
| Песок речной мелкий | 700…840 |
| Песок речной мелкий (влажный) | 2090 |
| Песок сахарный | 1260 |
| Песок сухой | 800 |
| Пихта | 2700 |
| Пластмасса полиэфирная | 1000…2300 |
| Плита пробковая | 1850 |
| Плиты алебастровые | 750 |
| Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ДСП, ДВП) | 2300 |
| Плиты из гипса | 840 |
| Плиты из резольноформальдегидного пенопласта | 1680 |
| Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем | 840 |
| Плиты камышитовые | 2300 |
| Плиты льнокостричные изоляционные | 2300 |
| Плиты минераловатные повышенной жесткости | 840 |
| Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем | 840 |
| Плиты торфяные теплоизоляционные | 2300 |
| Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе | 2300 |
| Покрытие ковровое | 1100 |
| Пол гипсовый бесшовный | 800 |
| Поливинилхлорид (ПВХ) | 920…1200 |
| Поликарбонат (дифлон) | 1100…1120 |
| Полиметилметакрилат | 1200…1650 |
| Полипропилен | 1930 |
| Полистирол УПП1, ППС | 900 |
| Полистиролбетон | 1060 |
| Полихлорвинил | 1130…1200 |
| Полихлортрифторэтилен | 920 |
| Полиэтилен высокой плотности | 1900…2300 |
| Полиэтилен низкой плотности | 1700 |
| Портландцемент | 1130 |
| Пробка | 2050 |
| Пробка гранулированная | 1800 |
| Раствор гипсовый затирочный | 900 |
| Раствор гипсоперлитовый | 840 |
| Раствор гипсоперлитовый поризованный | 840 |
| Раствор известково-песчаный | 840 |
| 920 | |
| Раствор сложный (песок, известь, цемент) | 840 |
| Раствор цементно-перлитовый | 840 |
| Раствор цементно-песчаный | 840 |
| Раствор цементно-шлаковый | 840 |
| Резина мягкая | 1380 |
| Резина пористая | 2050 |
| Резина твердая обыкновенная | 1350…1400 |
| Рубероид | 1500…1680 |
| Сера | 715 |
| Сланец | 700…1600 |
| Слюда | 880 |
| Смола эпоксидная | 800…1100 |
| Снег лежалый при 0°С | 2100 |
| Снег свежевыпавший | 2090 |
| Сосна и ель | 2300 |
| Сосна смолистая 15% влажности | 2700 |
| Стекло зеркальное (зеркало) | 780 |
| Стекло кварцевое | 890 |
| Стекло лабораторное | 840 |
| Стекло обыкновенное, оконное | 670 |
| Стекло флинт | 490 |
| Стекловата | 800 |
| Стекловолокно | 840 |
| Стеклопластик | 800 |
| Стружка деревянная прессованая | 1080 |
| Текстолит | 1470…1510 |
| Толь | 1680 |
| Торф | 1880 |
| Торфоплиты | 2100 |
| Туф (облицовка) | 750…880 |
| Туфобетон | 840 |
| Уголь древесный | 960 |
| Уголь каменный | 1310 |
| Фанера клееная | 2300…2500 |
| Фарфор | 750…1090 |
| Фибролит (серый) | 1670 |
| Циркон | 670 |
| Шамот | 825 |
| Шифер | 750 |
| Шлак гранулированный | 750 |
| Шлак котельный | 700…750 |
| Шлакобетон | 800 |
| Шлакопемзобетон (термозитобетон) | 840 |
| Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон | 840 |
| Штукатурка гипсовая | 840 |
| Штукатурка из полистирольного раствора | 1200 |
| Штукатурка известковая | 950 |
| Штукатурка известковая с каменной пылью | 920 |
| Штукатурка перлитовая | 1130 |
| Штукатурка фасадная с полимерными добавками | 880 |
| Шунгизитобетон | 840 |
| Щебень и песок из перлита вспученного | 840 |
| Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита | 840 |
| Эбонит | 1430 |
| Эковата | 2300 |
| Этрол | 1500…1800 |
Удельная теплоёмкость — урок.
Физика, 8 класс.Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.
Пример:
Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°C требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °C, то потребуется всего \(400\) Дж.
Удельная теплоёмкость вещества — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1~°C\).
\([c]=1\frac{Дж}{кг \cdot °C}\).
Пример:
По таблице удельной теплоёмкости твёрдых веществ находим, что удельная теплоёмкость алюминия составляет \(c(Al)=920 \frac{Дж}{кг \cdot °C}\). Поэтому при охлаждении \(1\) килограмма алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)) выделяется \(920\) джоулей энергии. Столько же необходимо для нагревания \(1\) килограмма на алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)).
Ниже представлены значения удельной теплоёмкости для некоторых веществ.
Твёрдые вещества
Вещество | \(c\), Дж/(кг·°С) |
| Алюминий | \(920\) |
| Бетон | \(880\) |
| Дерево | \(2700\) |
Железо, сталь | \(460\) |
| Золото | \(130\) |
| Кирпич | \(750\) |
| Латунь | \(380\) |
| Лёд | \(2100\) |
| Медь | \(380\) |
| Нафталин | \(1300\) |
| Олово | \(230\) |
| Парафин | \(3200\) |
| Песок | \(970\) |
| Платина | \(130\) |
| Свинец | \(120\) |
| Серебро | \(240\) |
| Стекло | \(840\) |
| Цемент | \(800\) |
| Цинк | \(400\) |
| Чугун | \(550\) |
| Сера | \(710\) |
Жидкости
Вещество | \(c\), Дж/(кг·°C) |
| Вода | \(4200\) |
| Глицерин | \(2400\) |
| Железо | \(830\) |
| Керосин | \(2140\) |
Масло подсолнечное | \(1700\) |
Масло трансформаторное | \(2000\) |
| Ртуть | \(120\) |
Спирт этиловый | \(2400\) |
Эфир серный | \(2300\) |
Газы (при постоянном давлении и температуре \(20\) °С)
Вещество | \(c\), Дж/(кг·°C) |
| Азот | \(1000\) |
| Аммиак | \(2100\) |
| Водород | \(14300\) |
Водяной пар | \(2200\) |
| Воздух | \(1000\) |
| Гелий | \(5200\) |
| Кислород | \(920\) |
Углекислый газ | \(830\) |
Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры.
И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.
Обрати внимание!
Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.
Пример:
Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).
Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании (рис. 1).
Рис. 1. График удельной теплоемкости воды
В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты. Данное явление оказывает на климат данного региона. Летом здесь нет изнуряющей жары, а зимой — лютых морозов.
Высокая удельная теплоёмкость воды нашла широкое применение в различных областях: от медицинских грелок до систем отопления и охлаждения.
Не задумывались ли вы, почему воду используют при тушении пожаров? Из-за большой теплоемкости. При соприкосновении с горящим предметом вода забирает у него большое количество теплоты. Оно значительно больше, чем при использовании такого же количества любой другой жидкости.
Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.
Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.
Источники:
Рис. 1. Автор: Epop — собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10750129.
какова удельная теплоемкость и и что это такое?
Цинк используется во всех сферах жизни
Удельная теплоемкость цинка имеет огромное значение для материаловедения и металлургии. Значения этой величины в целом для простых и сложных веществ, а также для различных материалов очень часто используются в жизни, промышленности и науке. Без ее учета невозможно рассчитать энергетические затраты для любого вида производства.
Цинк — это металл, влияние которого на все сферы жизни человека трудно переоценить. Без цинка не существует латунь, которую (хотя это и сплав) называют вечным металлом за ее превосходную износостойкость. Латунь находит применение от авиа— и судостроения до полиграфии и ювелирного дела.
При борьбе с коррозией металлов и сплавов цинк занимает первое место. Оцинковка — это дешевый и надежный способ придания материалам антикоррозионных свойств. Различные элементы питания, без которых не обходится жизнь современного человека, делают на основе цинка. Даже организм человека без цинка существовать не может. Это самый распространенный биологически активный микроэлемент после железа. Его нехватка ведет к негативным последствиям для здоровья.
Что такое удельная теплоемкость?
Тепловые явления изучаются двумя науками — термодинамикой и молекулярной физикой. У этих наук разные предметы изучения, подходы и методы, но именно накопленные знания этих дисциплин позволяют составить истинное представление о тепловых явлениях.
Теплоемкость в случае обеих наук выступает как ключевое понятие. Величина обозначается латинской буквой C. В широком смысле теплоемкость рассматривают как физическое свойство вещества или материала поглощать строго определенное количество теплоты при нагревании и выделять его при обратном процессе охлаждения.
Любая удельная величина определяется как отношение, которое реализуется к другим абсолютно разным величинам, взятым за единицу. Например, к энергии, массе или объему.
- В удельной теплоемкости отношение задается к произведению массы и температуры. Формула для расчета удельной теплоемкости выглядит так: C = Q/m*(T2 – T1), где Q – количество теплоты в Дж, m – масса вещества в кг, (T2 – T1) — разница между конечной (T2) и начальной (T1) температурами вещества в градусах Кельвина.
- Таким образом, в международной системе единиц (СИ) удельная теплоемкость измеряется в Дж/(кг.К). Ее физический смысл можно определить вопросом о том, сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть 1 кг данного вещества на 1°K.
- Логично, что при охлаждении 1 кг вещества на 1°(по шкале Кельвина или Цельсия — не имеет значения, так как величина равна 1) в окружающую среду выделится теплота в таком же количестве, которое ушло на нагревание, а величина приобретет отрицательное значение.
Удельная теплоемкость цинка
Поскольку сама теплоемкость находится в прямой зависимости от температуры, то и удельная теплоёмкость веществ будет меняться от значений данного параметра. В температурном диапазоне от 0 до 300°C удельная теплоемкость цинка приблизительно равна 400 Дж/кг.°C.
Плавление цинка
- Для сравнения можно привести значение этого показателя для воды при температуре 20°C, которое соответствует 4182 Дж/кг.К.
- У воды самая высокая удельная теплоемкость среди жидкостей и твердых веществ.
- В потребительском смысле это означает, что вода медленно нагревается и также медленно остывает.
В процессе нагревания воды нужно затратить большое количество энергии, поэтому вода — самый распространенный промышленный охладитель. Соответственно, при своем остывании вода отдает в окружающую среду значительное количество тепловой энергии. Это универсальный теплоноситель для различных нужд.
Удельная теплоемкость цинка примерно в 10 раз меньше, чем у воды. Металл быстро нагревается и для этого требуется в разы меньшее количество теплоты.
Зависимость удельной теплоемкости цинка от температуры является типичной для простых металлов. В процессе нагревания значение величины возрастает. Такое увеличение незначительно и носит нелинейный характер. При достижении металлом температуры плавления, когда он переходит в жидкое состояние, его удельная теплоемкость достигает максимума и остается практически неизменной.
от чего зависит теплопроводность и теплоемкость вещества?
Андрей Бирюков1
С холодом просто: увеличение влажности воздуха ведет к увеличению его теплоемкости (поскольку пары воды обладают более высокой теплоемкостью, чем воздух), а это означает, что воздух будет отнимать тепло эффективнее. Другими словами тот же объем воздуха отнимет бОльшее количество теплоты.
С жарой немного сложнее, насколько я знаю, это прежде всего связано со сложностью с потовыделением и особенно испарением пота при высокой влажности, то есть высокая влажность нарушает основной механимз терморегуляции человека. Ведь раз в воздухе большая концентрация воды, то испарение будет происходить менее интенсивно, поскольку концентрация паров воды ближе к насыщению. Помимо этого во влажном воздухе несколько ниже содержание кислорода, что тоже осложняет переносимость жары.
Суммируя: при увеличении влажности холод ощущается сильнее, а жара возможно тоже несколько сильнее, но скорее утомительнее.
Alexander Vanetsev8Всего 1 ответ.Другие интересные вопросы и ответы
У каких трех веществ на земле самая большая удельная теплоемкость?
Доминика3Если речь идет именно об удельной теплоемкости (то есть теплоемкости вещества, деленному на его массу), то нужно искать самые легкие вещества. Именно отсюда и возникает водород – самый легкий газ. И несмотря на то, что он газ, да еще двухатомный (у многоатомных газов теплоемкость намного больше – но не удельная, а молярная!), теплоемкость водорода 14,3 кДж/(кг К). По той же причине велика удельная теплоемкость одноатомного(!) газа – гелия (5,19 кДж/кг К). У вода, как известно, 4,18 кДж/кг К). У лития (самый легкий металл) – 3,58 кДж/кг К). Очень высокая удельная теплоемкость должна быть также у самых легких сжиженных газов – водорода и гелия. Так что они тоже могут войти в тройку.
il633Всего 3 ответа.от чего зависит теплопроводность и теплоемкость вещества?
Усинский комар1Это задача, требующая крайне сложных квантовомеханических расчетов, за исключением качественной стороны вопроса о теплопроводности и теплоемкости металлов.В них основной вклад (особенно при температуре выше температуры Дебая – см. Вики, что это такое) в теплопроводность вносят электроны проводимости, а теплоемкость практически равна сумме теплоемкостей отд. атомов в крист. решетке (их в таком случае можно рассматривать как 3D-осцилляторы с обычной для осциллятора теплоемкостью, приходящейся на степень свободы, равной k (постоянная Больцмана)).
Arkanarian Physicist5Всего 2 ответа.Какие физические свойства кипящей воды используются для расчетов в теплопередаче?
Павел П.2Для расчетов используют следующие величины: объем, теплоемкость, количество примесей, теплопроводность, плотность.
Егор Анискевич5Всего 1 ответ.У чего больше удельная теплоемкость и теплопроводность? У меди или латуни . В таблице мнения расходятся
Guest6Теплоёмкость: медь 385, латуни около 380.
Теплопроводность: медь 400, латунь 71-200.
(Латунь – это сплав с переменным составом, поэтому свойства её тоже переменны, в зависимости от состава).
Так что Адаменя прав.
Тепловые жидкие настройки (TL)
Описание
Блок Thermal Liquid Settings (TL) обеспечивает физические свойства жидкости к тепловой жидкой сети. Свойства являются глобальной переменной: они применяются не к одному компоненту, но ко всем те, которые включают сеть. Каждая тепловая жидкая сеть в модели должна соединиться точно с одним экземпляром этого блока. Среди свойств, заданных в этом блоке:
Термодинамические свойства — Плотность, определенная внутренняя энергия и удельная теплоемкость
Производные свойства — Модуль объемной упругости и тепловой коэффициент расширения
Транспортные свойства — Кинематическая вязкость и теплопроводность
Каждое свойство жидкости задано в табличной форме и в зависимости от температуры и в зависимости от давления или в зависимости от одной только температуры. Используйте опцию, чтобы проигнорировать вызванные давлением изменения, если те изменения, как известно, незначительны, если давление, как ожидают, будет почти постоянным, или если данные о свойстве жидкости доступны в терминах температуры только.
Визуализация данных
Блок предоставляет возможность строить определенные свойства жидкости по их областям температуры и давления. Чтобы создать графики, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите > . Используйте выпадающий список, расположенный наверху графика выбрать свойство жидкости, чтобы визуализировать. Нажмите кнопку Reload, чтобы регенерировать график после обновления параметров блоков.
Используйте графики визуализировать зависимости свойств жидкости на давлении и температуре — например, более легко отловить аномалии в заданных данных. Большинство свойств жидкости показывается переменной по давлению, только если они заданы как функции давления. Исключения включают плотность, которая выводит зависимость давления из модуля объемной упругости и теплового коэффициента расширения и любых свойств, вычисленных от плотности, таких как удельная теплоемкость.
Тепловой жидкий график свойств
Параметризация
Блок обеспечивает несколько параметризации для переменных независимого государства, плотности и определенной внутренней энергии. Параметризация, которую вы выбираете для каждого, определяет данные, которые необходимо получить и переменные состояния, относительно которых необходимо задать его. Установка параметра Table dimensions влияет, какие параметры вы видите в других вкладках.
Давление и температураДавление и температура через переменные тепловой жидкой области. По сути, они — естественный выбор переменных независимого государства, против которых можно определить все другие свойства жидкости. Блок обеспечивает две параметризации на основе этих переменных состояния. Они доступны через параметр Table dimensions:
2D tables based on temperature and pressure— Введите таблицу данных и против температуры и против давления. Область допустимых температур и давлений задана в терминах минимальных и максимальных значений (я на рисунке) или в терминах матрицы (II) валидности.Типы области валидности
1D vectors based on temperature— Введите таблицу данных против температуры и проигнорируйте любые зависимости от давления. Область допустимых температур и давлений задана в терминах минимальных и максимальных значений только. Модуль объемной упругости предоставляет зависимость давления плотности и любым свойствам жидкости, вычисленным от плотности.
Блок обеспечивает три типа параметризации для плотности и для двух производных параметров, что вычисление плотности часто зависит от — изотермический модуль объемной упругости и изобарный тепловой коэффициент расширения. Опции включают:
Density, bulk modulus, and thermal expansion coefficient tables— Введите таблицу данных для плотности, модуля объемной упругости и теплового коэффициента расширения. Данные должны быть заданы и против температуры и против давления. Параметр Table dimensions должен быть установлен на2D tables based on temperature and pressure.Density table/vector— Введите таблицу данных для плотности против температуры (и, в 2D случае, давлении). Блок вычисляет изотермический модуль объемной упругости и изобарный тепловой коэффициент расширения от табличных данных с помощью метода конечной разности. Изотермический модуль объемной упругости β задан как:где ρ является плотностью, T является температурой, и p является давлением. Изобарный тепловой коэффициент расширения α задан как:
Reference Density— Обеспечьте плотность, модуль объемной упругости и тепловой коэффициент расширения при известной температуре (и, в 2D случае, давлении). Блок использует аналитическое выражение, чтобы вычислить плотность при других температурах и давлениях. Вычисление основано на выражении:где индекс R обозначает ссылочное количество (заданный в диалоговом окне блока).
Как в случае плотности, блок обеспечивает три типа параметризации для определенной внутренней энергии и для связанного количества, из которого это может быть вычислено — удельная теплоемкость. Опции включают:
Specific internal energy and specific heat tables— Введите таблицу данных для определенной внутренней энергии и коэффициента удельной теплоемкости. Данные должны быть заданы и против температуры и против давления. Параметр Table dimensions должен быть установлен на2D tables based on temperature and pressure.Specific internal energy table/vector— Введите таблицу данных для определенной внутренней энергии против температуры (и, в 2D случае, давлении). Блок вычисляет коэффициент удельной теплоемкости из определенных внутренних энергетических данных. Вычисление основано на выражении:где c p является коэффициентом удельной теплоемкости, и u является определенной внутренней энергией.
Specific heat coefficient table/vector— Введите таблицу данных для коэффициента удельной теплоемкости против температуры (и, в 2D случае, давлении). Блок вычисляет определенную внутреннюю энергию из содействующих данных об удельной теплоемкости. Вычисление основано на выражении:где индекс R обозначает ссылочное количество. Значение u R обнуляется, подходящий выбор, потому что вот в чем разница в определенной внутренней энергии, а не ее значение, которое важно для симуляции. Значение u может отличаться от обеспеченного в других источниках, таких как база данных жидкостей REFPROP.
Как связаны между собой теплопроводность и удельная теплоемкость вещества?А также как связаны время нагревания вещества и его удельная теплоемкость?
Теплоемкость — это кол-во энергии, необходимой для нагрева тела на 1 Кельвин. Либо 1кг этого веществе, либо 1 моля и тд (тогда это будет удельная массовая или удельная молярная теплоемкость).
А значит, количества тепла, необходимое для нагрева тела на заданную разность температур это dQ=c*dm *dt = c* p* dV* dt, где с — уд. массовая теплоемкость, dt — разница температур, dm — масса выделенного элементарного объема dV плотности p (это не «пэ», а греческое «ро»). Теперь если выразить dt через производную по времени ( скорость изменения температуры), а dQ представить как разность входящего и исходящего в тело потока теплоты q c добавлением внутренних источников тепла в этом объеме qv (если есть), то получим:
Выражение справа говорит, что если в выделенный элементарный объем входит теплового потока больше, чем выходит, то он начнет нагреваться, и скорость этого нагрева будет пропорционален этой разнице и обратно пропорционален теплоемкости и плотности . То есть чем выше теплоемкость, тем медленнее тело будет нагреваться, получая один и тот же избыток теплового потока, потому что сначала будет разогреваться материал ближайший к источнику тепла, потом , когда он чуть нагреется, тепловой поток начнет идти уже от этой зоны дальше в глубь материала (он зависит от разности температур — об этом дальше), а чем больше требуется материалу получить теплоты для нагрева на 1К (чем выше теплоемкость), тем больше будет проходить время для этого и передачи тепла дальше вглубь стенки. Таким образом, теплоемкость обуславливает насколько медленно происходит передача нагрева между слоями, а значит изменение температуры наружной поверхности.
Теплопроводность — это количество тепловой энергии, пропускаемой через единичную площадку за единицу времени сквозь стенку с разностью температур на поверхностях в 1 Кельвин.
То есть при заданном перепаде температур между соприкасающимися слоями поток тепла будет тем выше, чем больше теплопроводность. Эти соотношения — закон Фурье.
Теперь подставим эти выражения в предыдущее:
И вот мы видим, что изменение температуры выбранной точки (элементарного объема) в плоской стенке будет порождаться за счет нелинейного распределения температур и к моменту окончания нагрева придет к линейному (внутри толщи материала температура падает линейно от максимума на одной пов-ти до минимума на другой. Это состояние равновесия: к каждой точке приходит от соседнего слоя за ед времени тепла столько же, сколько уходит к следующему. Правда если стенка будет не плоская, то профиль температур будет стремиться уже к нелинейному распределению), и зависит И от теплопроводности, И обратным образом от теплоемкости. Кстати, дробь перед скобкой называют коэффициентом температуропроводности.
Более того, если рассматривать как пример печь, внутри которой температура максимально, а тепло от нее передается в комнату, которая в свою очередь неидеально изолирована , а передает тепло через стены на улицу, то максимальная температура нагрева внешней стенки печи, а вместе с ней в среднем и комнаты будет выше при более высокой теплопроводности. Действительно, представим , что теплопроводность стенки печи растет. Тогда перепад температур на ней при прежнем потоке тепла будет ниже (t внешней пов-ти будет ближе к внутренней, то есть больше), а сама комната и внешняя стена дома будет брать на себя бОльшую долю общего перепада от пламени до воздуха на улице.
Правда вместе с этим растет и теплопроводность комнаты в целом (от топки до улицы), и суммарный поток тепла немного повысится, но это только слегка сгладит этот эффект и внешняя стенка печи не сможет стать на столько горячее при замене материала на более теплопроводный, чем могла бы, будь комната полностью изолированной).
Итак, скорость нагрева зависит от обоих параметров, а максимальное значение температуры нагревателя — от теплопроводности. Так что можно себе представить ситуацию, когда тело с большой теплоемкостью прогревается медленнее, чем другое, но достигает большей температуры за счет бОльшей теплопроводности.
PS легче было бы пояснять на картинках. Если кому интересно — пишите
Источник под рукой: https://portal.tpu.ru/SHARED/s/STZIBULSKY/academic/Tab2/Teploprovodnost_mat.pdf
Теплоемкости удельные твердых веществ, жидкостей и газов (газов — при постоянном давлении 1 бар абс) + справочные плотности. Твердые вещества. Удельная теплоемкость при 20 °C (если не указано другое).
Жидкости. Удельная теплоемкость при 20 °C (если не указано другое).
Газы. Удельная теплоемкость при постоянном давлении 1 бар абс, при 20 °C (если не указано другое).
|
2.2C: вода с высокой теплоемкостью
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Ключевые моменты
- Ключевые термины
- Высокая теплоемкость воды
Вода способна поглощать большое количество тепла до повышения температуры, что позволяет людям поддерживать температуру тела.
Задачи обучения
- Объяснить биологическое значение высокой удельной теплоемкости воды
Ключевые моменты
- Вода имеет самую высокую теплоемкость из всех жидкостей.
- Океаны остывают медленнее, чем суша, из-за высокой теплоемкости воды.
- Чтобы изменить температуру 1 грамма воды на 1 градус Цельсия, требуется 1,00 калории.
Ключевые термины
- теплоемкость : способность вещества поглощать тепловую энергию
- удельная теплоемкость : количество тепла в калориях, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 градус Цельсия
Высокая теплоемкость воды
Способность молекулы поглощать тепловую энергию называется теплоемкостью, которую можно рассчитать по уравнению, показанному на рисунке.Высокая теплоемкость воды — это свойство, вызванное водородными связями между молекулами воды. Когда тепло поглощается, водородные связи разрываются, и молекулы воды могут свободно перемещаться. При понижении температуры воды образуются водородные связи, выделяющие значительное количество энергии. Вода имеет самую высокую удельную теплоемкость из всех жидкостей. Удельная теплоемкость определяется как количество тепла, которое должен поглотить или потерять один грамм вещества, чтобы изменить его температуру на один градус Цельсия. Для воды это количество составляет одну калорию, или 4.184 Джоуля. В результате вода долго нагревается и долго остывает. На самом деле удельная теплоемкость воды примерно в пять раз больше, чем у песка. Это объясняет, почему земля остывает быстрее, чем море.
C = QΔT.C = QΔT.
Устойчивость к резким перепадам температуры делает воду отличной средой обитания, позволяя организмам выживать, не испытывая резких колебаний температуры. Кроме того, поскольку многие организмы в основном состоят из воды, свойство высокой теплоемкости позволяет строго регулировать внутреннюю температуру тела.Например, когда вы катаетесь на лыжах или играете на снегу, температура вашего тела не падает резко до той же температуры, что и температура наружного воздуха. Благодаря высокой теплоемкости вода используется теплокровными животными для более равномерного распределения тепла по телу; он действует аналогично автомобильной системе охлаждения, передавая тепло из теплых мест в прохладные, заставляя тело поддерживать более равномерную температуру.
Теплоемкость — Теплоемкость и калориметрия, Теплоемкость и Закон сохранения энергии — Значение высокой теплоемкости воды
1 минута на чтение
Теплоемкость и калориметрия, теплоемкость и закон сохранения энергии Значение высокой теплоемкости воды
Теплоемкость (часто сокращенно Cp) определяется как количество тепла , необходимое для повышения температуры данной массы вещества на один градус Цельсия.Теплоемкость также может быть определена как энергия , необходимая для повышения температуры одного моля вещества на один градус Цельсия (молярная теплоемкость) или для повышения одного грамма вещества на один градус Цельсия (удельная теплоемкость емкость). Теплоемкость связана со способностью вещества сохранять тепло и скоростью , с которой оно будет нагреваться или охлаждаться. Например, вещество с низкой теплоемкостью, такое как железо , будет нагреваться и быстро охлаждаться, в то время как вещество с высокой теплоемкостью, такое как вода , нагревается и охлаждается медленно.Вот почему в жаркий летний день вода в озере остается прохладной, хотя воздух над ним (который имеет низкую теплоемкость) быстро нагревается, и почему вода остается теплой ночью после того, как воздух остынет.
Вода имеет одну из самых высоких теплоемкостей среди всех веществ. Для изменения температуры воды по сравнению с металлами требуется много тепловой энергии. Большое количество воды на Земле означает, что экстремальные перепады температуры на Земле редки по сравнению с другими планетами.Если бы не высокая теплоемкость воды, наши тела (которые также содержат большое количество воды) были бы подвержены значительным колебаниям температуры.
Ресурсы
КнигиГольдштейн, Мартин и Инге Гольдштейн. Холодильник и Вселенная: понимание законов энергии. Harvard University Press, 1993.
Питтс, Дональд Р. и Лейтон Э. Сиссом. Схема теплопередачи Шаума. 2-е изд. Уитби, Онтарио: McGraw-Hill Trade, 1998.
Периодические изданияХендрикс, Мелисса. «Калориметр растений может собрать лучшие культуры». Science News 134 (17 сентября 1988 г.): 182.
Дополнительные темы
Science Encyclopedia Science & Philosophy: Память о привычках: с по Heterodont
Теплоемкость и удельная теплоемкость
- Определите теплоемкость.
- Определите удельную теплоемкость.
- Выполните расчеты с учетом удельной теплоемкости.
Какой бассейн прогреется быстрее?
Если бы плавательный бассейн и болот, наполненные водой с одинаковой температурой, подвергались одинаковому подаче тепловой энергии, то в детском бассейне температура, несомненно, повышалась бы быстрее, чем в плавательном бассейне. Теплоемкость объекта зависит как от его массы, так и от его химического состава. Из-за своей гораздо большей массы плавательный бассейн с водой имеет большую теплоемкость, чем ведро с водой.
Теплоемкость и удельная теплоемкость
Различные вещества по-разному реагируют на тепло. Если металлический стул стоит на ярком солнце в жаркий день, он может стать довольно горячим на ощупь. Одинаковая масса воды на одном и том же солнце не станет почти такой же горячей. Мы бы сказали, что вода имеет высокую теплоемкость (количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта на 1 ° C). Вода очень устойчива к изменениям температуры, в то время как металлы в целом нет.Удельная теплоемкость вещества — это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C. В таблице ниже приведены значения удельной теплоты некоторых распространенных веществ. Символ удельной теплоемкости: c p , с индексом p, указывающим на то, что удельная теплоемкость измеряется при постоянном давлении. Единицами измерения удельной теплоемкости могут быть джоули на грамм на градус (Дж / г ° C) или калории на грамм на градус (кал / г ° C). В этом тексте для удельной теплоемкости будет использоваться Дж / г ° C.
| Вещество | Удельная теплоемкость (Дж / г ° C) |
| Вода (л) | 4,18 |
| Вода (и) | 2,06 |
| Вода (г) | 1,87 |
| Аммиак (г) | 2,09 |
| Этанол (л) | 2,44 |
| Алюминий (и) | 0.897 |
| Углерод, графит (ы) | 0,709 |
| Медь (и) | 0,385 |
| Золото | 0,129 |
| Утюг (и) | 0,449 |
| Вывод (ы) | 0,129 |
| Ртуть (л) | 0,140 |
| Серебро | 0,233 |
Обратите внимание, что вода имеет очень высокую удельную теплоемкость по сравнению с большинством других веществ.Вода обычно используется в качестве охлаждающей жидкости для оборудования, поскольку она способна поглощать большое количество тепла (см. Таблица выше). Прибрежный климат намного более умеренный, чем внутренний климат из-за наличия океана. Вода в озерах или океанах поглощает тепло из воздуха в жаркие дни и отдает его обратно в воздух в прохладные дни.
Рисунок 17,5
Эта электростанция в Западной Вирджинии, как и многие другие, расположена рядом с большим озером, поэтому воду из озера можно использовать в качестве охлаждающей жидкости.Прохладная вода из озера закачивается в растение, а более теплая вода выкачивается из растения и возвращается в озеро.
Резюме
- Определены теплоемкость и удельная теплоемкость.
Практика
Вопросы
Посмотрите видео и ответьте на вопросы ниже
- Что было в первом воздушном шаре?
- Что было в аэростате отправки?
- Почему не лопнул первый воздушный шар?
- Почему лопнул второй воздушный шар?
Обзор
Вопросы
- Что такое тепловая мощность?
- Что такое удельная теплоемкость?
- У вас есть 10-граммовый кусок алюминия и 10-граммовый кусок золота, стоящие на солнце.Какой металл сначала нагреется на десять градусов?
- У вас есть 20-граммовый кусок алюминия и 40-граммовый кусок алюминия, лежащие на солнце. Какая часть первой встанет на десять градусов?
- heat capacity: Количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта на 1 ° C.
- удельная теплоемкость: Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C.
Список литературы
- Бассейн: Пользователь: Mhsb / Wikimedia Commons; Детский бассейн: Пользователь: Aarchiba / Википедия.Бассейн: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Freshwater_swimming_pool.jpg; Детский бассейн: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wading-pool.jpg.
- Пользователь: Raeky / Wikimedia Commons. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mount_Storm_Power_Plant,_Areial.jpg.
[/ hidden-answer
]Удельная теплоемкость и вода
• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды •
Удельная теплоемкость воды частично отвечает за мягкий климат вдоль юго-западного побережья Англии.Есть пляжи, как на пляже Порткресса в Силли, где растут тропические растения.
Кредит: Викимедиа
Удельная теплоемкость определяется количеством тепла, необходимым для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 градус Цельсия (° C). Вода имеет высокую удельную теплоемкость, а это означает, что для повышения температуры воды требуется больше энергии по сравнению с другими веществами. Вот почему вода важна для промышленности и в радиаторе вашего автомобиля в качестве охлаждающей жидкости. Высокая удельная теплоемкость воды также помогает регулировать скорость изменения температуры воздуха, поэтому изменение температуры между сезонами происходит постепенно, а не внезапно, особенно вблизи океанов.
Эта же концепция может быть расширена до мирового масштаба. Океаны и озера помогают регулировать диапазоны температур, с которыми сталкиваются миллиарды людей в своих городах. Вода, окружающая города или близлежащие к ним, нагревается и остывает дольше, чем суша, поэтому в городах около океанов, как правило, будут меньше изменений и менее экстремальные температуры, чем в городах внутри страны. Это свойство воды — одна из причин, почему штаты на побережье и в центре Соединенных Штатов могут так сильно различаться в температурных режимах.В штате Среднего Запада, таком как Небраска, будут более холодные зимы и более жаркое лето, чем в Орегоне, который находится на более высоких широтах, но расположен рядом с Тихим океаном.
Если вы оставите ведро с водой на улице летом на солнце, оно наверняка станет теплым, но недостаточно горячим, чтобы сварить яйцо. Но если в августе вы пройдете босиком по черному асфальту улицы в южной части Соединенных Штатов, вы обожжете себе ноги. Если в августовский день уронить яйцо на металл капота моей машины, получится яичница.Металлы имеют гораздо более низкую удельную теплоемкость, чем вода. Если вы когда-либо держались за иглу и вставляли другой конец в огонь, вы знаете, как быстро игла нагревается и как быстро тепло передается по длине иглы к вашему пальцу. Не так с водой.
Почему важна теплоемкость
Кредит: LENA15 | pixabay.com
Высокая удельная теплоемкость воды во многом определяет экстремальные условия окружающей среды. Например, рыбы в этом пруду счастливы, потому что удельная теплоемкость воды в пруду означает, что температура воды будет оставаться относительно постоянной днем и ночью.Им не нужно беспокоиться о том, чтобы включить кондиционер или надеть шерстяные перчатки. (Также, для счастливой рыбы, посетите нашу страницу Растворенный кислород .)
К счастью для меня, тебя и рыб в пруду справа, вода имеет более высокую удельную теплоемкость, чем многие другие вещества. Одно из самых важных свойств воды — это то, что для ее нагрева требуется много энергии. Точнее, вода должна поглотить 4 184 джоулей тепла (1 калория), чтобы температура одного килограмма воды повысилась на 1 ° C.Для сравнения: чтобы поднять 1 килограмм меди на 1 ° C, требуется всего 385 джоулей тепла.
Если вы хотите узнать больше об удельной теплоемкости воды на молекулярном уровне, посмотрите это видео об удельной теплоемкости воды от Khan Academy.
Какой материал имеет самую высокую удельную теплоемкость? — MVOrganizing
Какой материал имеет наибольшую удельную теплоемкость?
Жидкая вода
У воды самая высокая удельная теплоемкость?
Высокая теплоемкость воды — это свойство, вызванное водородными связями между молекулами воды.При понижении температуры воды образуются водородные связи, выделяющие значительное количество энергии. Вода имеет самую высокую удельную теплоемкость из всех жидкостей.
Как мы используем удельную теплоемкость в повседневной жизни?
Как мы используем удельную теплоемкость в повседневной жизни?
- Вещества, имеющие небольшую удельную теплоемкость, очень полезны в качестве материала для кухонных инструментов, таких как сковороды, кастрюли, чайники и т. Д., Потому что при приложении небольшого количества тепла они быстро нагреваются.
- При изготовлении манипуляторов для чайников, изоляторов и кожухов духовок применима удельная теплоемкость.
Какая связь между удельной теплоемкостью и скоростью нагрева?
Удельная теплоемкость — это количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения температуры на один градус Цельсия. Связь между теплотой и изменением температуры обычно выражается в форме, показанной ниже, где c — удельная теплоемкость.
Имеет ли пластик высокая удельная теплоемкость?
Вещество с небольшой теплоемкостью не может удерживать много тепловой энергии и поэтому быстро нагревается.С другой стороны, вещество с высокой теплоемкостью может поглощать гораздо больше тепла без резкого повышения температуры. Металл имеет низкую теплоемкость, а пластиковые ручки обладают высокой теплоемкостью.
Что означает более низкая удельная теплоемкость?
Удельная теплоемкость — это количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры вещества. Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость. Это означает, что ему необходимо поглотить много энергии, прежде чем его температура изменится. С другой стороны, песок и асфальт имеют более низкую удельную теплоемкость.Это означает, что их температура меняется быстрее.
Как определяется тепло в физической науке?
Большинство из нас используют слово «тепло» для обозначения чего-то, что кажется теплым, но наука определяет тепло как поток энергии от теплого объекта к более холодному. Вся материя содержит тепловую энергию. Тепловая энергия является результатом движения крошечных частиц, называемых атомами, молекулами или ионами в твердых телах, жидкостях и газах.
Почему металлы имеют низкую удельную теплоемкость?
— нет.Атомы металлов в чистом металле расположены очень близко друг к другу и могут легко передавать тепло за счет теплопроводности от одного атома, возбуждая соседние атомы. Таким образом, количество энергии, необходимое для нагрева металла, относительно мало, например, для воды.
Какие образцы нагреваются быстрее 100 г?
Спросите! Все преподаватели оцениваются Course Hero как эксперты в своей предметной области. 100 г (наименее массивная) нагреется быстрее. 100 г воды нагреваются быстрее, чем 100 г сухого песка.
Какие образцы нагреваются быстрее?
100-граммовая масса нагреется быстрее. Чем выше масса, тем больше тепла будет рассеиваться = больше времени потребуется, чтобы нагреть объект. То же самое для охлаждения. При удалении источника тепла объекту большей массы потребуется больше времени для рассеивания поглощенного тепла.
Какая теплоёмкость нагревается быстрее всего?
Когда они помещены в кипящую воду, вещество с наименьшей удельной теплоемкостью будет повышаться в температуре быстрее всего.Медь, имеющая наименьшую удельную теплоемкость, первой нагревается до 60 ° C, а вода — последней.
Почему золото нагревается в 7 раз быстрее алюминия?
Каждый металл и каждый материал имеют разную скорость нагрева. Здесь мы видим, что золото нагревается в 7 раз быстрее алюминия. Это означает, что все имеет свою удельную теплоемкость (также называемую теплоемкостью). Удельная теплоемкость алюминия составляет 0,216 кал / г · ° C, что примерно в 7 раз больше, чем у золота (0,031 кал / г · ° C).
Сходны ли понятия температуры и тепла?
Тепло и температура — два разных, но тесно связанных понятия.\ circ \ text C ∘Cdegrees, начальный текст, C, конечный текст) или Кельвин (Kstart текст, K, конечный текст), а тепло имеет единицы энергии, Джоули (Jstart текст, J, конечный текст).
примеров веществ с высокой теплоемкостью
Для повышения температуры различных веществ требуется разное количество энергии. Например, при нормальных условиях требуется 14,3 Дж, чтобы поднять температуру грамма водорода на 1 ° C; но чтобы сделать то же самое с граммом золота, нужно всего 0,129 Дж.
Используемая энергия описывается как теплоемкость вещества.Теплоемкость также измеряет количество энергии, выделяемой при остывании вещества. Итак, когда грамм водорода охлаждается на определенный градус, он выделяет 14,3 Дж тепла, а грамм золота выделяет 0,129 Дж.
Список веществ, упорядоченный по
Уменьшение теплоемкости, c p , при 25 ° C
| Вещество | Теплоемкость / Дж / Дж -1 K -1 |
|---|---|
| водород | 14,30 |
| гелий | 5.193 |
| аммиак | 4,700 |
| вода | 4,181 |
| литий | 3,582 |
| этаноламин | 3.201 |
| 1,5-пентандиол | 3,08 |
| этанол | 2,438 |
| бериллий | 1,825 |
| натрий | 1,228 |
| гипс | 1.090 |
| азот | 1.040 |
| неон | 1,030 |
| бор | 1.026 |
| магний | 1,023 |
| кислород | 0,918 |
В приведенную выше таблицу включены десять химических элементов с наивысшей теплоемкостью на грамм .
В таблице ниже перечислены десять химических элементов с наивысшей теплоемкостью на моль .
Список веществ, упорядоченных по
Уменьшение теплоемкости, C стр. , при 25 ° C
| Элемент | Теплоемкость / Дж моль -1 K -1 |
|---|---|
| йод | 54,43 |
| кислород | 29,38 |
| гадолиний | 37,03 |
| хлор | 33,95 |
| цезий | 32.21 |
| фтор | 31,30 |
| рубидий | 31,06 |
| калий | 29,60 |
| самарий | 29,54 |
| кислород | 29,38 |
Молярная теплоемкость воды, 75,33 Дж / моль -1 K -1 , выше, чем у любого элемента.
Тепловая мощность и накопление энергии
Тепловая мощность и накопление энергии
Когда наша планета поглощает и излучает энергию, изменяется температура, и взаимосвязь между изменением энергии и изменением температуры материала заключена в понятие теплоемкости, иногда называемой удельной теплотой.Проще говоря, теплоемкость выражает, сколько энергии вам нужно, чтобы изменить температуру данной массы. Предположим, у нас есть кусок породы весом один килограмм, и у породы есть теплоемкость 2000 Дж на килограмм на ° C — это означает, что нам нужно добавить 2000 Джоулей энергии, чтобы повысить температуру камня на 1 ° C. Если бы наш камень имел массу 10 кг, нам потребовалось бы 20 000 Джоулей, чтобы получить такое же повышение температуры. Напротив, вода имеет теплоемкость 4184 Дж на кг на градус Кельвина, поэтому вам потребуется вдвое больше энергии, чтобы изменить ее температуру на такую же величину, что и у камня.
История охлаждения воздуха и водыЩелкните, чтобы увидеть текстовое описание
История охлаждения двух одинаковых кубов — один из воздуха, другой из воды, при одинаковой начальной температуре (293 ° K, что составляет 20 ° C). В этой модели кубики теряют тепло от поверхности площадью 1 м2 и не получают энергии от своего окружения, что все равно что сказать, что они находятся в вакууме. Если вы сделаете это на заднем дворе, окружающий воздух будет отдавать тепловую энергию кубам, если их температура упадет ниже температуры окружающей среды.Обратите внимание, что сначала температура воздуха падает очень быстро, но с каждым падением температуры он выделяет меньше энергии в течение следующего промежутка времени, поэтому скорость охлаждения снижается. Напротив, вода остывает очень и очень медленно; энергия, которую он излучает, — это капля в ведре (так сказать) по сравнению с общим количеством энергии во всем кубическом метре, поэтому изменение температуры невелико.
Предоставлено: Дэвид Байс © Университет штата Пенсильвания имеет лицензию CC BY-NC-SA 4.0.Теплоемкость материала, а также его общая масса и температура говорят нам, сколько тепловой энергии хранится в материале.Например, если у нас есть квадратная ванна, полная воды в один метр глубиной и один метр по бокам, то у нас есть один кубический метр воды. Поскольку плотность воды составляет 1000 кг / м 3 , эта ванна имеет массу 1000 кг. Если температура воды составляет 20 ° C (293 ° K), то мы умножаем массу (1000) на теплоемкость (4184) на температуру (293) в ° K, чтобы найти, что в нашем кубическом метре воды 1,22 e9 (1,2 миллиарда) Джоулей энергии. Представьте на мгновение два расположенных бок о бок кубических метра материала — один кубик воды, а другой воздух.Воздух имеет теплоемкость около 700 Дж на кг на ° K и плотность всего 1,2 кг / м 3 , поэтому его начальная энергия будет 700 x 1 x 1,2 x 293 = 246 120 Дж — крошечная доля тепловой энергии. энергия, хранящаяся в воде. Если два кубика имеют одинаковую температуру, они будут излучать одинаковое количество энергии со своих поверхностей в соответствии с законом Стефана-Больцмана, описанным выше. Если энергия, потерянная за определенный промежуток времени, будет такой же, температура куба воздуха снизится намного больше, чем температура воды, и поэтому в следующий промежуток времени вода будет излучать больше энергии, чем воздух, но воздух охладится еще больше, поэтому будет излучать меньше энергии.В результате температура водяного куба намного стабильнее воздуха — вода меняется гораздо медленнее; он дольше сохраняет свою температуру. На рисунке выше показаны результаты компьютерной модели, которая отслеживает температуру этих двух кубиков.
Один из способов резюмировать это — сказать, что чем выше теплоемкость, тем больше тепловая инерция, а это означает, что сложнее добиться изменения температуры. Эта концепция очень важна, поскольку Земля состоит из материалов с очень разной теплоемкостью — воды, воздуха и горных пород; они по-разному реагируют на нагрев и охлаждение.
Теплоемкость некоторых распространенных материалов приведена в таблице ниже.
| Вещество | Теплоемкость (Джкг -1 K -1 ) |
|---|---|
| Вода | 4184 |
| Лед | 2008 |
| Средняя порода | 2000 |
| Мокрый песок (20% воды) | 1500 |
| Снег | 878 |
| Сухой песок | 840 |
| Озелененные земли | 830 |
| Воздух | 700 |