Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Тепловые явления

Тема 11Удельная теплоёмкость

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Удельная теплоёмкость

Опыты показали: количество теплоты пропорционально массе тела и изменению температуры и зависит от вещества. Всё это собирается в одну формулу.

Количество теплоты при нагревании и охлаждении
Q=c m (t2−t1)Q = c\,m\,(t_2 - t_1)

mm — масса (кг), t1t_1 — начальная температура, t2t_2 — конечная, cc — удельная теплоёмкость вещества.

Определение

Удельная теплоёмкость вещества — величина, показывающая, какое количество теплоты нужно, чтобы нагреть 1 кг вещества на 1 ∘C1\,{}^\circ\text{C}. Обозначается cc, измеряется в Джкг⋅∘C\dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}.

c=Qm (t2−t1)c=\frac{Q}{m\,(t_2-t_1)}

Например, у воды c=4200 Джкг⋅∘Cc=4200\ \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}: чтобы нагреть 1 кг воды на 1 ∘C1\,{}^\circ\text{C}, нужно 4200 Дж. Столько же выделится, когда 1 кг воды остынет на 1 ∘C1\,{}^\circ\text{C}.

Удельная теплоёмкость некоторых веществ, Джкг⋅∘C\frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}

ВеществоccВеществоccВеществоcc
Золото130Железо460Лёд2100
Свинец140Сталь500Керосин2100
Олово230Чугун540Дерево (дуб)2400
Серебро250Стекло840Спирт2500
Медь, цинк, латунь400Кирпич880Молоко3900
Ртуть140Алюминий920Вода4200
Масло подсолнечное1700
Запомни

У одного вещества в разных состояниях теплоёмкость разная: у воды 4200, у льда 2100 Джкг⋅∘C\frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}.

В жизни

У воды одна из самых больших удельных теплоёмкостей. Поэтому моря летом нагреваются медленно, а осенью долго отдают тепло — у моря климат мягче. По этой же причине водой наполняют батареи отопления и системы охлаждения двигателей.

Пример

Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть 2 кг воды от 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C} до 100 ∘C100\,{}^\circ\text{C}?

Q=c m (t2−t1)=4200⋅2⋅(100−20)=672 000 Дж=672 кДжQ=c\,m\,(t_2-t_1)=4200\cdot2\cdot(100-20)=672\,000\ \text{Дж}=672\ \text{кДж}
Образ для запоминания

Вода — «тепловой аккумулятор»: у неё огромная теплоёмкость 4200 — «долго греется, долго остывает». Запомни число 4200 так: «сорок два — и два нуля».

⚗ Мини-опыт

Выберите вещество, массу и нагрев. Сравните, сколько теплоты нужно, чтобы нагреть на 10 ∘C10\,{}^\circ\text{C} по 1 кг воды, алюминия и свинца. Во сколько раз воду греть «дороже», чем свинец?

▶ Симуляция PhET

На вкладке «Введение» нагрейте одинаковой горелкой железный брусок и кирпич. Кто нагревается быстрее? У кого удельная теплоёмкость больше?

Виды и преобразование энергийОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Что показывает удельная теплоёмкость вещества?
Это «цена» нагрева одного килограмма на один градус.
2Одинаковые по массе кубики из алюминия и свинца получили одинаковую теплоту. Какой нагреется сильнее?
У свинца cc меньше (140 против 920) — ему нужно меньше теплоты на градус.
3Как изменится QQ, если массу увеличить в 2 раза, а нагрев уменьшить в 2 раза?
Q=cmΔtQ=cm\Delta t: множители 2 и ½ компенсируют друг друга.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть 2 кг воды на 10 ∘C10\,{}^\circ\text{C}?

    Ответ

    Q=4200⋅2⋅10=84 000Q=4200\cdot2\cdot10=84\,000 Дж =84=84 кДж.

    Как получилось?

  2. Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть 0,5 кг алюминия от 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C} до 120 ∘C120\,{}^\circ\text{C}?

    Ответ

    Q=920⋅0,5⋅100=46 000Q=920\cdot0{,}5\cdot100=46\,000 Дж =46=46 кДж.

    Как получилось?

  3. Медная деталь массой 3 кг остыла от 200 ∘C200\,{}^\circ\text{C} до 50 ∘C50\,{}^\circ\text{C}. Сколько теплоты выделилось?

    Ответ

    Q=400⋅3⋅150=180 000Q=400\cdot3\cdot150=180\,000 Дж =180=180 кДж.

    Как получилось?

  4. Что означает запись: удельная теплоёмкость стали 500 Джкг⋅∘C500\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}?

    Ответ

    Чтобы нагреть 1 кг стали на 1 ∘C1\,{}^\circ\text{C}, нужно 500 Дж.

    Как получилось?

  5. Чтобы нагреть 2 кг вещества на 10 ∘C10\,{}^\circ\text{C}, понадобилось 18,4 кДж. Что это за вещество?

    Ответ

    c=18 4002⋅10=920c=\dfrac{18\,400}{2\cdot10}=920 — алюминий.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Сколько теплоты нужно, чтобы вскипятить 3 л воды, взятой при 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C} (только нагрев до 100 ∘C100\,{}^\circ\text{C})?

    Ответ

    m=3m=3 кг; Q=4200⋅3⋅80=1 008 000Q=4200\cdot3\cdot80=1\,008\,000 Дж ≈1\approx1 МДж.

    Как получилось?

  2. Кирпичная печь массой 1,5 т остывает от 70 ∘C70\,{}^\circ\text{C} до 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C}. Сколько теплоты она отдаёт комнате?

    Ответ

    Q=880⋅1500⋅50=66 000 000Q=880\cdot1500\cdot50=66\,000\,000 Дж =66=66 МДж.

    Как получилось?

  3. На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если получат 168 кДж теплоты?

    Ответ

    Δt=Qcm=168 0004200⋅5=8 ∘C\Delta t=\dfrac{Q}{cm}=\dfrac{168\,000}{4200\cdot5}=8\,{}^\circ\text{C}.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Формула количества теплоты
Q=c m (t2−t1)Q=c\,m\,(t_2-t_1)
Удельная теплоёмкость воды
4200 Джкг⋅∘C4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}
Удельная теплоёмкость льда
2100 Джкг⋅∘C2100\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.