Soojusmahtu, mille kättesaamisel tõuseb kehatemperatuur ühe kraadi võrra, nimetatakse soojusmahtuvuseks. Selle määratluse järgi.
Soojusvõimsust massiühiku kohta nimetatakse spetsiifiline soojusmahtuvus. Soojusmahtuvust mooli kohta nimetatakse molaarne soojusmahtuvus.
Seega määratakse soojusmahtuvus soojushulga mõiste kaudu. Kuid viimane, nagu ka töö, sõltub protsessist. See tähendab, et protsessist sõltub ka soojusmahtuvus. Soojust - keha soojendada - on võimalik erinevatel tingimustel. Erinevatel tingimustel nõuab sama kehatemperatuuri tõus aga erinevat soojushulka. Järelikult saab kehasid iseloomustada mitte ühe soojusmahtuvuse, vaid lugematu arvu arvudega (nii palju, kui võib mõelda igasuguseid protsesse, milles soojusülekanne toimub). Kuid praktikas kasutavad nad tavaliselt kahe soojusmahtuvuse määratlust: soojusmahtuvus konstantsel mahul ja soojusmaht konstantsel rõhul.
Soojusmahtuvus varieerub olenevalt tingimustest, milles keha kuumutatakse – konstantsel mahul või konstantsel rõhul.
Kui keha kuumutamine toimub konstantsel mahul, s.o. dV= 0, siis töö on null. Sel juhul läheb kehale ülekantav soojus ainult selle siseenergia muutmiseks, dQ= dE, ja sel juhul on soojusmahtuvus võrdne siseenergia muutusega temperatuuri muutumisel 1 K võrra, s.o.
.Sest gaasi eest 
, See 
.See valem määrab 1 mooli ideaalse gaasi soojusmahtuvuse, mida nimetatakse molaarseks. Gaasi kuumutamisel konstantsel rõhul muutub selle maht, kehale antav soojus ei lähe mitte ainult siseenergia suurendamiseks, vaid ka töö tegemiseks, s.t. dQ= dE+ PdV. Soojusmaht konstantsel rõhul 
.
Ideaalse gaasi jaoks PV= RT ning seetõttu PdV= RdT.
Seda arvesse võttes leiame 
.Suhtumine 
on igale gaasile iseloomulik suurus, mis on määratud gaasimolekulide vabadusastmete arvuga. Keha soojusmahtuvuse mõõtmine on seega viis selle koostisosade molekulide mikroskoopiliste omaduste otseseks mõõtmiseks.
F 
Ideaalse gaasi soojusmahtuvuse valemid kirjeldavad eksperimenti ligikaudu õigesti, peamiselt üheaatomiliste gaaside puhul. Ülaltoodud valemite kohaselt ei tohiks soojusmahtuvus sõltuda temperatuurist. Tegelikult vaadeldakse joonisel fig. kujutatud pilti, mis on saadud katseliselt kaheaatomilise vesiniku jaoks. Sektsioonis 1 käitub gaas osakeste süsteemina, millel on ainult translatsioonilised vabadusastmed; osas 2 ergastatakse pöörlemisvabadusastmetega seotud liikumist ja lõpuks 3. osas ilmuvad kaks vibratsioonilist vabadusastet. Kõveral olevad sammud on hästi kooskõlas valemiga (2.35), kuid nende vahel kasvab soojusmahtuvus temperatuuriga, mis vastab mittetäisarvulisele muutuvale vabadusastmete arvule. Selline soojusmahtuvuse käitumine viitab ideaalse gaasi idee ebapiisavusele, mida me kasutame aine tegelike omaduste kirjeldamiseks.
Molaarse soojusmahtuvuse ja erisoojusmahtuvuse vaheline seosKOOS=M s, kus s - erisoojus, M - molaarmass.Mayeri valem.
Iga ideaalse gaasi puhul kehtib Mayeri seos:
, kus R on universaalne gaasikonstant, on molaarne soojusmahtuvus konstantsel rõhul, on molaarne soojusmahtuvus konstantsel ruumalal.
Füüsika ja soojusnähtused on üsna ulatuslik osa, mida uuritakse põhjalikult koolikursus. Mitte viimane koht selles teoorias on see määratud kindlatele suurustele. Esimene neist on erisoojusvõimsus.
Sõna “konkreetne” tõlgendamisele ei pöörata aga tavaliselt piisavalt tähelepanu. Õpilased mäletavad seda lihtsalt kui ette antud. Mida see tähendab?
Kui vaatate Ožegovi sõnastikku, võite lugeda, et selline kogus on määratletud suhtena. Lisaks saab seda teha massi, mahu või energia suhtes. Kõik need kogused tuleb võtta võrdseks ühega. Millega on erisoojusmaht seotud?
Massi ja temperatuuri korrutisele. Lisaks peavad nende väärtused olema võrdsed ühega. See tähendab, et jagaja sisaldab arvu 1, kuid selle mõõde ühendab kilogrammi ja Celsiuse kraadi. Seda tuleb arvestada erisoojusvõimsuse määratluse sõnastamisel, mis on toodud veidi allpool. Samuti on olemas valem, millest selgub, et need kaks suurust on nimetajas.
Mis see on?
Aine erisoojusmahtuvus võetakse kasutusele hetkel, mil vaadeldakse olukorda selle kuumutamisega. Ilma selleta on võimatu teada, kui palju soojust (või energiat) selle protsessi jaoks vaja läheb. Ja arvutage ka selle väärtus, kui keha jahtub. Muide, need kaks soojushulka on moodulites üksteisega võrdsed. Aga neil on erinevad märgid. Seega, esimesel juhul on see positiivne, sest energiat on vaja kulutada ja see kandub kehasse. Teine jahutusolukord annab negatiivse arvu, sest soojust eraldub ja sisemine energia keha väheneb.
See on määratud füüsiline kogus Ladina täht c. See on määratletud kui teatud soojushulk, mis on vajalik ühe kilogrammi aine kuumutamiseks ühe kraadi võrra. Koolifüüsika kursusel on see kraad Celsiuse skaalal.
Kuidas seda lugeda?
Kui soovite teada, mis on erisoojusvõimsus, näeb valem välja järgmine:
c = Q / (m * (t 2 - t 1)), kus Q on soojushulk, m on aine mass, t 2 on temperatuur, mille keha omandas soojusvahetuse tulemusena, t 1 on aine algtemperatuur. See on valem number 1.
Selle valemi põhjal osutub selle suuruse mõõtühikuks rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI) J/(kg*ºС).
Kuidas leida sellest võrdsusest teisi koguseid?
Esiteks soojuse hulk. Valem näeb välja selline: Q = c * m * (t 2 - t 1). Ainult SI-ühikutes olevad väärtused on vaja asendada. See tähendab, et mass kilogrammides, temperatuur Celsiuse kraadides. See on valem number 2.
Teiseks aine mass, mis jahutab või soojeneb. Selle valem on järgmine: m = Q / (c * (t 2 - t 1)). See on valem number 3.
Kolmandaks, temperatuuri muutus Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m). Märk “Δ” loetakse kui “delta” ja see näitab väärtuse muutust, in sel juhul temperatuuri. Vormel nr 4.
Neljandaks aine alg- ja lõpptemperatuurid. Aine kuumutamiseks kehtivad valemid näevad välja järgmised: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Need valemid on nr 5 ja 6. Kui probleem seisneb aine jahutamises, siis valemid on järgmised: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . Need valemid on nr 7 ja 8.
Mis tähendused sellel võivad olla?
Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, millised väärtused sellel on iga konkreetse aine jaoks. Seetõttu on loodud spetsiaalne erisoojusvõimsuse tabel. Enamasti sisaldab see andmeid, mis kehtivad tavatingimustes.
Mis on laboritöö erisoojusmahtuvuse mõõtmisel?
Koolifüüsika kursuses on see defineeritud tahke keha jaoks. Lisaks arvutatakse selle soojusmahtuvus teadaolevaga võrreldes. Lihtsaim viis seda teha on veega.
Töö käigus on vaja mõõta vee ja kuumutatud tahke aine algtemperatuure. Seejärel laske see vedelikku ja oodake termilise tasakaalu saavutamist. Kogu katse viiakse läbi kalorimeetris, seega võib energiakadusid tähelepanuta jätta.
Seejärel tuleb üles kirjutada valem soojushulga kohta, mille vesi tahkest ainest kuumutamisel saab. Teine väljend kirjeldab energiat, mida keha jahutamisel eraldab. Need kaks väärtust on võrdsed. Matemaatiliste arvutuste abil jääb üle kindlaks määrata tahke aine moodustava aine erisoojusmahtuvus.
Kõige sagedamini tehakse ettepanek võrrelda seda tabeliväärtustega, et proovida ära arvata, millisest ainest uuritav keha koosneb.
Ülesanne nr 1
Seisund. Metalli temperatuur varieerub 20 kuni 24 kraadi Celsiuse järgi. Samal ajal suurenes selle siseenergia 152 J. Kui suur on metalli erisoojus, kui selle mass on 100 grammi?
Lahendus. Vastuse leidmiseks tuleb kasutada valemit, mis on kirjutatud numbri 1 alla. Kõik arvutusteks vajalikud kogused on olemas. Kõigepealt peate massi kilogrammideks teisendama, vastasel juhul on vastus vale. Kuna kõik kogused peavad olema SI-s aktsepteeritud.
Ühes kilogrammis on 1000 grammi. See tähendab, et 100 grammi tuleb jagada 1000-ga, saate 0,1 kilogrammi.
Kõigi suuruste asendamine annab järgmise avaldise: c = 152 / (0,1 * (24 - 20)). Arvutused pole eriti keerulised. Kõigi toimingute tulemus on number 380.
Vastus: s = 380 J/(kg * ºС).
Probleem nr 2
Seisund. Määrake lõplik temperatuur, milleni 5-liitrine vesi jahtub, kui see võetakse temperatuuril 100 ºС ja eraldatakse keskkond 1680 kJ soojust.
Lahendus. Alustada tasub sellest, et energiat antakse mittesüsteemses ühikus. Kilodžoulid tuleb teisendada džaulideks: 1680 kJ = 1680000 J.
Vastuse leidmiseks tuleb kasutada valemit number 8. Samas esineb selles mass ja ülesandes on see teadmata. Kuid vedeliku maht on antud. See tähendab, et saame kasutada valemit, mis on tuntud kui m = ρ * V. Vee tihedus on 1000 kg/m3. Kuid siin tuleb maht asendada kuupmeetrites. Nende teisendamiseks liitritest peate jagama 1000-ga. Seega on vee maht 0,005 m 3.
Väärtuste asendamine massivalemis annab järgmise avaldise: 1000 * 0,005 = 5 kg. Peate tabelist otsima erisoojusvõimsust. Nüüd saate liikuda valemi 8 juurde: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).
Esimene toiming on korrutamine: 4200 * 5. Tulemuseks on 21000. Teine on jagamine. 1680000: 21000 = 80. Viimane on lahutamine: 100 - 80 = 20.
Vastus. t 2 = 20 ºС.
Probleem nr 3
Seisund. Seal on 100 g kaaluv keeduklaas, kuhu valatakse 50 g vett. Vee algtemperatuur koos klaasiga on 0 kraadi Celsiuse järgi. Kui palju soojust on vaja vee keema ajamiseks?
Lahendus. Hea koht alustamiseks on sobiva nimetuse kasutuselevõtt. Laske klaasiga seotud andmetel olla indeks 1 ja vee puhul - 2. Tabelist peate leidma konkreetsed soojusvõimsused. Keeduklaas on valmistatud laboriklaasist, seega on selle väärtus c 1 = 840 J/ (kg * ºC). Andmed vee kohta on: c 2 = 4200 J/ (kg * ºС).
Nende mass on antud grammides. Peate need kilogrammideks teisendama. Nende ainete massid tähistatakse järgmiselt: m 1 = 0,1 kg, m 2 = 0,05 kg.
Esialgne temperatuur on antud: t 1 = 0 ºС. Lõppväärtuse kohta on teada, et see vastab vee keemise hetkele. See on t 2 = 100 ºС.
Kuna klaas kuumeneb koos veega, on vajalik soojushulk kahe summa. Esimene, mis on vajalik klaasi soojendamiseks (Q 1), ja teine, mida kasutatakse vee soojendamiseks (Q 2). Nende väljendamiseks vajate teist valemit. See tuleb erinevate indeksitega kaks korda üles kirjutada ja seejärel need kokku võtta.
Selgub, et Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Ühise teguri (t 2 - t 1) saab arvutamise hõlbustamiseks sulust välja võtta. Siis on soojushulga arvutamiseks vajalik valem järgmine: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Nüüd saate asendada ülesandes teadaolevad kogused ja arvutada tulemuse.
Q = (840 * 0,1 + 4200 * 0,05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (J).
Vastus. Q = 29400 J = 29,4 kJ.
Mis teie arvates kuumeneb pliidil kiiremini: liiter vett kastrulis või 1 kilogrammi kaaluv kastrul ise? Kehade mass on sama, võib eeldada, et kuumenemine toimub sama kiirusega.
Kuid see polnud nii! Võite teha katse – pange tühi kastrul mõneks sekundiks tulele, ärge lihtsalt põletage seda ja pidage meeles, millise temperatuurini see soojenes. Ja siis vala pannile täpselt sama raskusega vett, kui kaal on pannil. Teoreetiliselt peaks vesi soojenema sama temperatuurini kui tühi pann kaks korda pikema aja jooksul, sest sel juhul kuumenevad mõlemad – nii vesi kui ka pann.
Kuid isegi kolm korda kauem oodates veendute, et vesi soojeneb ikkagi vähem. Sama kaaluga panniga sama temperatuuri saavutamiseks kulub vett peaaegu kümme korda kauem. Miks see juhtub? Mis takistab vee kuumenemist? Miks peaksime toidu valmistamisel raiskama lisa gaasiküttevett? Sest on olemas füüsikaline suurus nn erisoojusvõimsus ained.
Aine erisoojusmahtuvus
See väärtus näitab, kui palju soojust tuleb üle kanda ühe kilogrammi kaaluvale kehale, et selle temperatuur tõuseks ühe Celsiuse kraadi võrra. Mõõdetud J/(kg * ˚С). See väärtus ei eksisteeri mitte selle enda kapriisi, vaid erinevate ainete omaduste erinevuse tõttu.
Vee erisoojus on umbes kümme korda suurem kui raua erisoojus, seega kuumeneb pann kümme korda kiiremini kui vesi selles. On uudishimulik, et jää erisoojusmaht on poole väiksem kui vee oma. Seetõttu kuumeneb jää kaks korda kiiremini kui vesi. Jää sulatamine on lihtsam kui vee soojendamine. Nii kummaliselt kui see ka ei kõla, on see fakt.
Soojushulga arvutamine
Erisoojusvõimsus on tähistatud tähega c Ja kasutatakse soojushulga arvutamise valemis:
Q = c*m*(t2 – t1),
kus Q on soojushulk,
c - erisoojusmaht,
m - kehakaal,
t2 ja t1 on vastavalt lõplik ja algne kehatemperatuur.
Erisoojusvõimsuse valem: c = Q / m*(t2 - t1)
Selle valemi abil saate ka väljendada:
- m = Q / c*(t2-t1) - kehamass
- t1 = t2 - (Q / c*m) - esialgne kehatemperatuur
- t2 = t1 + (Q / c*m) - lõplik kehatemperatuur
- Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - temperatuuride erinevus (delta t)
Kuidas on lood gaaside erisoojusmahuga? Siin on kõik segasem. Tahkete ja vedelike puhul on olukord palju lihtsam. Nende erisoojusvõimsus on konstantne, teadaolev ja kergesti arvutatav väärtus. Mis puudutab gaaside erisoojusmahtu, siis see väärtus on väga erinev erinevaid olukordi. Võtame näiteks õhu. Õhu erisoojusmahtuvus sõltub selle koostisest, niiskusest ja õhurõhust.
Samal ajal suureneb temperatuuri tõustes gaasi maht ja peame sisestama veel ühe väärtuse - konstantse või muutuva mahu, mis mõjutab ka soojusmahtuvust. Seetõttu kasutatakse õhu ja muude gaaside soojushulga arvutamisel spetsiaalseid gaaside erisoojusmahtuvuse graafikuid sõltuvalt sellest, erinevaid tegureid ja tingimused.
Vesi on üks hämmastavamaid aineid. Vaatamata laialdasele ja laialdasele kasutamisele on see tõeline looduse mõistatus. Kuna vesi on üks hapnikuühenditest, peaks sellel olema väga madalad omadused, nagu külmumine, aurustumissoojus jne. Kuid seda ei juhtu. Ainuüksi vee soojusmahtuvus on kõigele vaatamata ülikõrge.
Vesi on võimeline neelama tohutul hulgal soojust, kuid praktiliselt ei kuumene - see on selle füüsiline omadus. vesi on ligikaudu viis korda kõrgem liiva soojusmahtuvusest ja kümme korda suurem kui raua soojusmahtuvus. Seetõttu on vesi looduslik jahutusvedelik. Selle võime akumuleerida suures koguses energiat võimaldab tal tasandada temperatuurikõikumisi Maa pinnal ja reguleerida termilist režiimi kogu planeedil ja seda olenemata aastaajast.
See ainulaadne vara vesi võimaldab seda kasutada jahutusvedelikuna tööstuses ja kodus. Lisaks on vesi laialdaselt kättesaadav ja suhteliselt odav tooraine.
Mida mõeldakse soojusmahtuvuse all? Nagu termodünaamika käigust teada, toimub soojusülekanne alati kuumalt kehalt külmale. Kus me räägime teatud koguse soojuse ülekande kohta ja mõlema keha temperatuur, olles nende oleku tunnus, näitab selle vahetuse suunda. Metallkeha protsessis, kus vesi on samadel algtemperatuuridel võrdse massiga, muudab metall oma temperatuuri mitu korda rohkem kui vesi.
Kui võtta postulaadina termodünaamika põhiväide - kahest kehast (teistest isoleeritud), soojusvahetuse käigus üks annab ära ja teine saab võrdses koguses soojust, siis selgub, et metallil ja veel on täiesti erinev soojus võimsused.
Seega on vee (nagu ka iga aine) soojusmahtuvus näitaja, mis iseloomustab antud aine võimet jahutamisel (kuumutamisel) temperatuuriühiku kohta midagi anda (või vastu võtta).
Aine erisoojusmahtuvus on soojushulk, mis on vajalik selle aine ühiku (1 kilogrammi) kuumutamiseks 1 kraadi võrra.
Keha poolt eralduv või neelduv soojushulk võrdub erisoojusmahu, massi ja temperatuuride erinevuse korrutisega. Seda mõõdetakse kalorites. Üks kalor on täpselt see soojushulk, millest piisab 1 g vee soojendamiseks 1 kraadi võrra. Võrdluseks: õhu erisoojusmaht on 0,24 cal/g ∙°C, alumiiniumi - 0,22, raua - 0,11, elavhõbeda - 0,03.
Vee soojusmahtuvus ei ole konstantne. Temperatuuri tõustes 0 kraadilt 40 kraadini see veidi langeb (1,0074-lt 0,9980-le), samal ajal kui kõigi teiste ainete puhul see omadus kuumutamisel suureneb. Lisaks võib see väheneda rõhu suurenemisega (sügavusel).
Nagu teate, on vees kolm agregatsiooni olekut - vedel, tahke (jää) ja gaasiline (aur). Samas on jää erisoojusmahtuvus ligikaudu 2 korda väiksem kui vee oma. See on peamine erinevus vee ja muude ainete vahel, mille erisoojusmahtuvus tahkes ja sulas olekus ei muutu. Mis on saladus?
Fakt on see, et jääl on kristalne struktuur, mis kuumutamisel kohe kokku ei kuku. Vesi sisaldab väikeseid jääosakesi, mis koosnevad mitmest molekulist, mida nimetatakse assotsieerunud aineteks. Kui vett kuumutatakse, kulub osa sellest nendes moodustistes vesiniksidemete hävitamiseks. See seletab vee ebatavaliselt suurt soojusmahtuvust. Selle molekulide vahelised sidemed hävivad täielikult alles siis, kui vesi muutub auruks.
Erisoojusmahtuvus temperatuuril 100°C ei erine peaaegu üldse jää omast temperatuuril 0°C. See kinnitab veel kord selle seletuse õigsust. Auru soojusmahtuvus, nagu ka jää soojusmahtuvus, on praegu palju paremini uuritud kui vee, mille osas pole teadlased veel üksmeelele jõudnud.
Pikkus- ja kaugusmuundur Massimuundur Mahu- ja toidumahu muundur Pindalamuundur Mahu ja ühikute teisendaja kulinaarsed retseptid Temperatuuri muundur Rõhu muundur, mehaaniline pinge, Youngi moodul Energia- ja töömuundur Toitemuundur Jõumuundur Ajamuundur Lineaarkiiruse muundur Lamenurk Soojusefektiivsuse ja kütusesäästlikkuse muundur Numbrimuundur sisse erinevaid süsteeme märge Infohulga mõõtühikute teisendaja Vahetuskursid Mõõtmed Naisteriided ja kingade suurused meeste riided ja jalatsid Nurkkiiruse ja pöörlemiskiiruse muundur Kiirenduse muundur Nurkkiirenduse muundur Tiheduse muundur Erimahu muundur Inertsmomendi muundur Jõumomendi muundur Pöördemomendi muundur Põlemismuunduri erisoojus (massi järgi) Kütuse muunduri energiatihedus ja eripõlemissoojus (mahu järgi) ) Temperatuuri erinevuse muundur Soojuspaisumise koefitsient Soojustakistuse muundur Soojusjuhtivuse muundur Erisoojusvõimsuse muundur Energia kokkupuute ja võimsuse muundur soojuskiirgus Tihedusmuundur soojusvoog Soojusülekandeteguri muundur Mahuvoolu muundur Massivooluhulga muundur Molaarvooluhulga muundur Massivoolutiheduse muundur Molaarkontsentratsiooni muundur Massikontsentratsioon lahuses Dünaamiline (absoluutne) viskoossuse muundur Kinemaatiline viskoossuse muundur Pindpinevusmuundur Auru läbilaskvuse muundur Auru läbilaskvuse ja auru ülekandekiiruse muundur Helitaseme muundur Mikrofoni tundlikkuse muundur Tasemuundur helirõhk(SPL) Helirõhutaseme muundur koos valitava võrdlusrõhuga Heleduse muundur Valgustugevuse muundur Valgustiheduse muundur Arvutigraafika eraldusvõime muundur Sagedus- ja lainepikkusemuundur Dioptri võimsus ja fookuskaugus Dioptri võimsus ja objektiivi suurendus (×) Elektrilaengu muundur Lineaarse laengu tiheduse pindlaengu tiheduse muundur Mahulaadimise tiheduse muundur elektrivool Lineaarvoolutiheduse muundur Pinnavoolutiheduse muundur Pingemuundur elektriväli Elektrostaatilise potentsiaali ja pinge muundur Elektritakistuse muundur Elektritakistuse muundur Elektrijuhtivuse muundur Elektrijuhtivuse muundur Elektrimahtuvus Induktiivmuundur Ameerika traatmõõturi muundur Tasemed dBm (dBm või dBmW), dBV (dBV), vattides ja muudes ühikutes Konverteri magnetvälja tugevusmuundur Magnetvoo muundur Magnetinduktsioonmuundur Kiirgus. Ioniseeriva kiirguse neeldunud doosikiiruse muundur Radioaktiivsus. Radioaktiivse lagunemise muundur Kiirgus. Kokkupuute doosi muundur Kiirgus. Absorbeeritud doosi muunduri kümnendkoha eesliidete teisendaja andmeedastus tüpograafia ja kujutise muundur puidu mahuühiku teisendaja molaarmassi arvutamine Perioodilisustabel keemilised elemendid D. I. Mendelejev
Algne väärtus
Teisendatud väärtus
džauli kilogrammi kohta kelvindžauli kohta kilogrammi kohta °C džauli kohta grammi kohta °C kilodžauli kohta kilogrammi kelvini kilodžauli kohta kilogrammi kohta °C kalorite kohta (IT) grammi kohta °C kalorite (IT) grammi kohta °F kalorite kohta ( term. ) grammi kohta °C kilokalori kohta (int.) kg kohta °C kalorite (term.) kohta kg kohta °C kilokalori kohta (int.) kilogrammi kohta kelvini kohta kilokalori kohta (int.) kilogrammi kohta kelvini kohta kgf-meetri kohta kilogrammi kohta kelvini nael-jõujalg naela kohta °Rankine BTU (int.) naela kohta °F BTU (term.) naela kohta °F BTU (int.) naela kohta ° Rankine BTU (int.) naela kohta °Rankine kohta BTU (int.) naela kohta sooja kraadi kohta. ühikut naela kohta °C kohta
Täpsemalt erisoojusvõimsusest
Üldine informatsioon
Molekulid liiguvad soojuse mõjul – seda liikumist nimetatakse molekulaarne difusioon. Mida kõrgem on aine temperatuur, seda kiiremini molekulid liiguvad ja seda intensiivsem difusioon toimub. Molekulide liikumist ei mõjuta mitte ainult temperatuur, vaid ka rõhk, aine viskoossus ja selle kontsentratsioon, difusioonitakistus, molekulide liikumisel läbitav kaugus ja mass. Näiteks kui võrrelda, kuidas toimub difusiooniprotsess vees ja mees, kui kõik muud muutujad peale viskoossuse on võrdsed, siis on ilmne, et vees liiguvad ja hajuvad molekulid kiiremini kui mees, kuna mee viskoossus on suurem.
Molekulid vajavad liikumiseks energiat ja mida kiiremini nad liiguvad, seda rohkem energiat nad vajavad. Soojus on sel juhul üks kasutatavatest energialiikidest. See tähendab, et kui hoiate aines teatud temperatuuri, siis molekulid liiguvad ja kui temperatuuri tõstetakse, siis liikumine kiireneb. Energiat soojusena saadakse kütuste, nagu maagaas, kivisüsi või puit, põletamisel. Kui soojendate mitut ainet sama energiahulgaga, kuumenevad mõned ained suurema difusiooni tõttu tõenäoliselt kiiremini kui teised. Soojusmahtuvus ja erisoojusmaht kirjeldavad just neid ainete omadusi.
Erisoojus määrab, kui palju energiat (st soojust) on vaja teatud massiga keha või aine temperatuuri muutmiseks teatud koguse võrra. See vara erineb soojusmahtuvus, mis määrab energiahulga, mis on vajalik kogu keha või aine temperatuuri muutmiseks teatud temperatuurini. Soojusmahtuvuse arvutamisel, erinevalt erisoojusvõimsusest, massi arvesse ei võeta. Soojusmahtuvus ja erisoojusmahtuvus arvutatakse ainult tallides olevate ainete ja kehade kohta agregatsiooni olek, näiteks tahkete ainete puhul. Selles artiklis käsitletakse mõlemat mõistet, kuna need on omavahel seotud.
Materjalide ja ainete soojusmahtuvus ja erisoojusmaht
Metallid
Metallidel on väga tugev molekulaarstruktuur, kuna metallide ja muude molekulide vaheline kaugus tahked ained palju vähem kui vedelikes ja gaasides. Tänu sellele saavad molekulid liikuda ainult väga lühikeste vahemaade tagant ja vastavalt sellele on nende suurema kiirusega liikumiseks vaja palju vähem energiat kui vedelike ja gaaside molekulide jaoks. Tänu sellele omadusele on nende erisoojusvõimsus madal. See tähendab, et metalli temperatuuri on väga lihtne tõsta.
Vesi
Seevastu vesi on isegi teiste vedelikega võrreldes väga suure erisoojusmahuga, mistõttu kulub vee ühe massiühiku ühe kraadi võrra soojendamiseks tunduvalt rohkem energiat, võrreldes madalama erisoojusmahuga ainetega. Vee soojusmahtuvus on suur tänu veemolekulis olevate vesinikuaatomite vahelistele tugevatele sidemetele.
Vesi on kõigi Maal elavate organismide ja taimede üks peamisi komponente, mistõttu selle erisoojusmaht mängib meie planeedi elu jaoks olulist rolli. Vee kõrge erisoojusmahu tõttu muutub vedeliku temperatuur taimedes ja õõnsusvedeliku temperatuur loomade kehas vähe isegi väga külmadel või väga kuumadel päevadel.
Vesi annab süsteemi termilise režiimi säilitamiseks nii loomadel ja taimedes kui ka kogu Maa pinnal. Suur osa meie planeedist on kaetud veega, mistõttu vesi mängib suurt rolli ilmastiku ja kliima reguleerimisel. Isegi kokkupuutest tuleneva suure kuumuse korral päikesekiirgus Maa pinnal tõuseb ookeanide, merede ja muude veekogude veetemperatuur järk-järgult, samuti muutub aeglaselt ümbritseva temperatuur. Teisest küljest on päikesekiirguse soojusintensiivsuse mõju temperatuurile suur planeetidel, millel pole suuri veega kaetud pindu, nagu näiteks Maa, või Maa piirkondadel, kus vett on vähe. See on eriti märgatav, kui vaadata päeva- ja öötemperatuuride erinevust. Näiteks ookeani lähedal on päeva- ja öiste temperatuuride vahe väike, kõrbes aga tohutu.
Vee kõrge soojusmahtuvus tähendab ka seda, et vesi mitte ainult ei soojene aeglaselt, vaid ka jahtub aeglaselt. Selle omaduse tõttu kasutatakse vett sageli külmutusagensina, see tähendab jahutusvedelikuna. Lisaks on selle madala hinna tõttu kasulik kasutada vett. Külma kliimaga riikides kuum vesi ringleb küttetorustikes. Etüleenglükooliga segatuna kasutatakse seda auto radiaatorites mootori jahutamiseks. Selliseid vedelikke nimetatakse antifriisideks. Etüleenglükooli soojusmahtuvus on väiksem kui vee soojusmahtuvus, seega on ka sellise segu soojusmahtuvus väiksem, mis tähendab, et ka antifriisiga jahutussüsteemi efektiivsus on madalam kui veega. Kuid peate sellega leppima, kuna etüleenglükool ei lase talvel vett külmuda ja kahjustada auto jahutussüsteemi kanaleid. Külmema kliima jaoks mõeldud jahutusvedelikele lisatakse rohkem etüleenglükooli.
Soojusvõimsus igapäevaelus
Kui kõik muud asjaolud on võrdsed, määrab materjalide soojusmahtuvus, kui kiiresti need kuumenevad. Mida suurem on erisoojus, seda rohkem on selle materjali soojendamiseks vaja energiat. See tähendab, et kui kahte erineva soojusvõimsusega materjali kuumutada sama soojushulgaga ja samadel tingimustel, siis madalama soojusmahtuvusega aine soojeneb kiiremini. Suure soojusmahutavusega materjalid, vastupidi, soojenevad ja eraldavad soojust keskkonda tagasi aeglasemalt.
Kööginõud ja nõud
Kõige sagedamini valime materjale roogade ja köögiriistad, lähtudes nende soojusmahtuvusest. See kehtib peamiselt esemete kohta, mis puutuvad otseselt kuumusega kokku, nagu potid, taldrikud, küpsetusnõud ja muud sarnased nõud. Näiteks pottide ja pannide jaoks on parem kasutada madala soojusmahtuvusega materjale, näiteks metalle. See aitab kergemini ja kiiremini soojust kerisest läbi panni toidule üle kanda ning kiirendab küpsetusprotsessi.
Teisest küljest, kuna suure soojusmahuga materjalid hoiavad soojust pikka aega, on neid hea kasutada isolatsiooniks ehk siis, kui on vaja hoida toodete soojust ja vältida selle sattumist keskkonda või vastupidi. , et ruumi kuumus ei soojendaks jahutatud tooteid. Kõige sagedamini kasutatakse selliseid materjale taldrikute ja tasside jaoks, milles serveeritakse kuuma või vastupidi väga külma toitu ja jooke. Need aitavad mitte ainult säilitada toote temperatuuri, vaid ka vältida inimeste põletust. Keraamikast ja vahtpolüstüreenist nõud - häid näiteid selliste materjalide kasutamine.
Toiduainete isoleerimine
Olenevalt mitmetest teguritest, nagu toiduainete vee- ja rasvasisaldus, on nende soojusmahtuvus ja erisoojusmahtuvus erinev. Toiduvalmistamisel on toiduainete soojusmahtuvuse tundmine võimalik mõnda toodet kasutada soojustamiseks. Isolatsioonitoodete asetamine muude toiduainete kohale aitab toidu all kauem soojust säilitada. Kui nende soojusisolatsioonitoodete all olevad nõud on suure soojusmahutavusega, eraldavad need aeglaselt soojust keskkonda. Kui need on hästi soojenenud, kaotavad nad soojust ja vett veelgi aeglasemalt tänu peal olevatele isolatsioonitoodetele. Seetõttu püsivad nad kauem kuumana.
Soojust isoleeriva toidu näiteks on juust, eriti pitsal ja muudel sarnastel roogadel. Kuni see ei ole sulanud, laseb see veeauru läbi, lastes selle all oleval toidul kiiresti jahtuda, kuna selles sisalduv vesi aurustub, ja jahutab seda sisaldavat toitu. Sulajuust katab nõude pinna ja isoleerib selle all oleva toidu. Juust sisaldab sageli kõrge veesisaldusega toite, näiteks kastmeid ja köögivilju. Tänu sellele on neil kõrge soojusmahtuvus ja nad hoiavad soojust pikka aega, eriti kuna need on sulatatud juustu all, mis ei eralda veeauru. Seetõttu tuleb pitsa ahjust nii kuumalt välja, et võid end kastme või köögiviljadega kergesti ära kõrvetada isegi siis, kui tainas on äärtest juba jahtunud. Pitsa juustualune pind ei jahtu kaua, mistõttu on võimalik pitsa koju toimetada hästi isoleeritud termokotis.
Mõnes retseptis kasutatakse kastmeid samamoodi nagu juustu, et isoleerida all olev toit. Mida suurem on kastme rasvasisaldus, seda paremini isoleerib see toitu – või- või koorepõhised kastmed on sel puhul eriti head. See on jällegi tingitud asjaolust, et rasv takistab vee aurustumist ja seega ka aurustumiseks vajaliku soojuse eraldamist.
Toiduvalmistamisel kasutatakse mõnikord soojusisolatsiooniks materjale, mis toiduks ei sobi. Kesk-Ameerika, Filipiinide, India, Tai, Vietnami ja paljude teiste riikide kokad kasutavad selleks sageli banaanilehti. Neid ei saa mitte ainult aias koguda, vaid ka poest või turult osta – neid imporditakse sel eesmärgil isegi riikidesse, kus banaane ei kasvatata. Mõnikord kasutatakse isolatsiooni eesmärgil alumiiniumfooliumi. See mitte ainult ei takista vee aurustumist, vaid aitab ka soojust sees hoida, takistades soojusülekannet kiirguse kujul. Kui keerad küpsetamisel linnu tiivad ja muud väljaulatuvad osad fooliumisse, hoiab foolium ära nende ülekuumenemise ja põlemise.
Toidu valmistamine
Suure rasvasisaldusega toiduained, nagu juust, on madala soojusmahtuvusega. Need kuumenevad vähema energiaga rohkem kui suure soojusmahtuvusega toiduained ja saavutavad Maillardi reaktsiooni toimumiseks piisavalt kõrge temperatuuri. Maillardi reaktsioon on keemiline reaktsioon, mis tekib suhkrute ja aminohapete vahel ning muudab maitset ja välimus tooted. See reaktsioon on oluline mõne toiduvalmistamismeetodi puhul, nagu leiva ja saiakeste küpsetamine jahust, toitude küpsetamine ahjus ja praadimine. Toidu temperatuuri tõstmiseks temperatuurini, mille juures see reaktsioon toimub, kasutatakse toiduvalmistamisel kõrge rasvasisaldusega toite.
Suhkur toiduvalmistamisel
Suhkru erisoojus on isegi madalam kui rasval. Kuna suhkur kuumeneb kiiresti vee keemistemperatuurist kõrgemaks, nõuab sellega köögis töötamine ohutusreeglite järgimist, eriti karamelli või maiustuste valmistamisel. Suhkru sulatamisel tuleb olla äärmiselt ettevaatlik ja mitte valada seda kaitsmata nahale, kuna suhkru temperatuur ulatub 175°C-ni (350°F) ja sulanud suhkrust tulenev põletus on väga tõsine. Mõnel juhul on vaja kontrollida suhkru konsistentsi, kuid seda ei tohiks kunagi teha paljaste kätega, kui suhkur on kuumutatud. Inimesed unustavad sageli, kui kiiresti ja kuumalt võib suhkur kuumeneda, mistõttu nad põlevad. Olenevalt sellest, milleks sulasuhkur on ette nähtud, saab selle konsistentsi ja temperatuuri kontrollida kasutades külm vesi, nagu allpool kirjeldatud.
Suhkru ja suhkrusiirupi omadused muutuvad sõltuvalt keetmise temperatuurist. Kuum suhkrusiirup võib olla õhuke, nagu kõige õhem mesi, paks või kuskil õhukese ja paksu vahel. Kommide, karamellide ja magusate kastmete retseptid määravad tavaliselt mitte ainult temperatuuri, milleni suhkrut või siirupit tuleks kuumutada, vaid ka suhkru kõvadusastet, näiteks "pehme palli" või "kõva palli" aste. . Iga etapi nimi vastab suhkru konsistentsile. Konsistentsi määramiseks tilgutab kondiiter paar tilka siirupit jäävette, jahutades neid. Pärast seda kontrollitakse konsistentsi puudutusega. Nii et näiteks kui jahtunud siirup on paksenenud, aga mitte tahenenud, vaid jääb pehmeks ja on palliks vormitav, siis loetakse siirup “pehme palli” staadiumiks. Kui külmutatud siirupi kuju on väga raske, kuid seda saab siiski käsitsi muuta, siis on see "kõva palli" staadiumis. Kondiitrid kasutavad sageli toidutermomeetrit ja kontrollivad suhkru konsistentsi ka käsitsi.
Toiduohutus
Teades toodete soojusmahtuvust, saate määrata, kui kaua tuleb neid jahutada või kuumutada, et saavutada temperatuur, mille juures need ei rikne ja mille juures organismile kahjulikud bakterid hukkuvad. Näiteks teatud temperatuuri saavutamiseks kulub suurema soojusmahutavusega toiduainete jahtumiseks või soojenemiseks kauem aega kui madala soojusmahuga toiduainetel. See tähendab, et roa küpsetamise kestus sõltub sellest, milliseid tooteid see sisaldab, samuti sellest, kui kiiresti vesi sellest aurustub. Aurutamine on oluline, kuna see nõuab palju energiat. Tihti kasutatakse selleks, et kontrollida, millise temperatuurini roog või selles olev toit on soojenenud, toidutermomeetrit. Eriti mugav on seda kasutada kala, liha ja linnuliha küpsetamisel.
mikrolaineahjud
Kui tõhusalt mikrolaineahi toitu soojendab, sõltub muude tegurite hulgas ka toidu erisoojusmahutavusest. Mikrolaineahju magnetroni tekitatud mikrolainekiirgus paneb vee, rasva ja mõne muu aine molekulid kiiremini liikuma, põhjustades toidu kuumenemise. Rasvamolekule on nende madala soojusmahtuvuse tõttu lihtne liigutada, mistõttu muutuvad rasvased toidud tulisemaks. kõrged temperatuurid kui toit, mis sisaldab palju vett. Saavutatud temperatuur võib olla nii kõrge, et sellest piisab Maillardi reaktsiooniks. Suure veesisaldusega tooted ei saavuta vee suure soojusmahtuvuse tõttu selliseid temperatuure ja seetõttu ei toimu neis Maillardi reaktsiooni.
Mikrolaineahju rasvaga saavutatav kõrge temperatuur võib mõnele toidule, näiteks peekonile, tekitada krõbeda kooriku, kuid need temperatuurid võivad kasutamisel olla ohtlikud. mikrolaineahjud, eriti kui te ei järgi kasutusjuhendis kirjeldatud ahju kasutamise reegleid. Näiteks ahjus rasvaste toitude kuumutamisel või küpsetamisel ei tohiks te seda kasutada plastnõud, kuna isegi mikrolaineahju nõud ei ole mõeldud sellistele temperatuuridele, milleni rasv jõuab. Samuti peaksite meeles pidama, et rasvased toidud on väga kuumad ja sööge neid ettevaatlikult, et mitte ennast põletada.
Igapäevaelus kasutatavate materjalide erisoojusmaht
Kas teil on raske mõõtühikuid ühest keelest teise tõlkida? Kolleegid on valmis teid aitama. Postitage küsimus TCTermidesse ja mõne minuti jooksul saate vastuse.
