Lämpömäärää, jonka vastaanottaessa kehon lämpötila nousee yhden asteen, kutsutaan lämpökapasiteetiksi. Tämän määritelmän mukaan.

Lämpökapasiteettia massayksikköä kohden kutsutaan erityisiä lämpökapasiteetti. Lämpökapasiteettia moolia kohden kutsutaan molaarinen lämpökapasiteetti.

Joten lämpökapasiteetti määräytyy lämmön määrän käsitteen kautta. Mutta jälkimmäinen, kuten työ, riippuu prosessista. Tämä tarkoittaa, että lämpökapasiteetti riippuu myös prosessista. On mahdollista antaa lämpöä - lämmittää kehoa - erilaisissa olosuhteissa. Eri olosuhteissa sama ruumiinlämmön nousu vaatii kuitenkin eri määriä lämpöä. Näin ollen kappaleita ei voida luonnehtia yhdellä lämpökapasiteetilla, vaan lukemattomilla luvuilla (niin monta kuin voidaan ajatella kaikenlaisia ​​prosesseja, joissa lämmönsiirtoa tapahtuu). Käytännössä he käyttävät kuitenkin yleensä kahden lämpökapasiteetin määritelmää: lämpökapasiteetti vakiotilavuudessa ja lämpökapasiteetti vakiopaineessa.

Lämpökapasiteetti vaihtelee riippuen olosuhteista, joissa kehoa lämmitetään - vakiotilavuudessa tai vakiopaineessa.

Jos kehon kuumeneminen tapahtuu vakiotilavuudessa, ts. dV= 0, niin työ on nolla. Tässä tapauksessa kehoon siirtynyt lämpö menee vain muuttamaan sen sisäistä energiaa, dQ= dE, ja tässä tapauksessa lämpökapasiteetti on yhtä suuri kuin sisäisen energian muutos lämpötilan muuttuessa 1 K, ts.

.Bensa takia
, Tuo
.Tämä kaava määrittää lämpökapasiteetin 1 moolille ihanteellista kaasua, jota kutsutaan molaariseksi. Kun kaasua kuumennetaan vakiopaineessa, sen tilavuus muuttuu, kehoon siirtyvä lämpö ei käy ainoastaan ​​lisäämään sen sisäistä energiaa, vaan myös suorittamaan työtä, ts. dQ= dE+ PdV. Lämpökapasiteetti vakiopaineella
.

Ihanteelliselle kaasulle PV= RT ja siksi PdV= RdT.

Kun tämä otetaan huomioon, löydämme
.Asenne
on kullekin kaasulle ominainen määrä ja määräytyy kaasumolekyylien vapausasteiden lukumäärän mukaan. Kehon lämpökapasiteetin mittaaminen on siis tapa mitata suoraan sen molekyylien mikroskooppisia ominaisuuksia.

F
Ihanteellisen kaasun lämpökapasiteetin kaavat kuvaavat koetta suunnilleen oikein, pääasiassa yksiatomisille kaasuille. Yllä saatujen kaavojen mukaan lämpökapasiteetti ei saisi riippua lämpötilasta. Itse asiassa havaitaan kuvassa esitetty kuva, joka on saatu kokeellisesti kaksiatomiselle vetykaasulle. Osassa 1 kaasu käyttäytyy hiukkasten järjestelmänä, jolla on vain translaatiovapausasteita. Osassa 2 viritetään liikettä, joka liittyy pyörimisvapausasteisiin, ja lopuksi osassa 3 esiintyy kaksi värähtelyn vapausastetta. Käyrän portaat ovat hyvin sopusoinnussa kaavan (2.35) kanssa, mutta niiden välillä lämpökapasiteetti kasvaa lämpötilan myötä, mikä vastaa ei-kokonaislukua vaihtelevaa vapausasteiden määrää. Tämä lämpökapasiteetin käyttäytyminen osoittaa ideaalisen kaasun idean riittämättömyyttä, jota käytämme kuvaamaan aineen todellisia ominaisuuksia.

Molaarilämpökapasiteetin ja ominaislämpökapasiteetin välinen suhdeKANSSA=M s, missä s - ominaislämpö, M- moolimassa.Mayerin kaava.

Kaikille ihanteellisille kaasuille Mayerin suhde pätee:

, jossa R on yleinen kaasuvakio, on molaarinen lämpökapasiteetti vakiopaineessa, on molaarinen lämpökapasiteetti vakiotilavuudessa.

Fysiikka ja lämpöilmiöt ovat melko laaja osio, jota tutkitaan perusteellisesti koulun kurssi. Ei viimeinen sija tässä teoriassa se on osoitettu tietyille suureille. Ensimmäinen näistä on ominaislämpökapasiteetti.

Sanan "erityinen" tulkintaan ei kuitenkaan yleensä kiinnitetä riittävästi huomiota. Oppilaat muistavat sen yksinkertaisesti itsestäänselvyytenä. Mitä se tarkoittaa?

Jos katsot Ožegovin sanakirjaa, voit lukea, että tällainen määrä määritellään suhteeksi. Lisäksi se voidaan suorittaa suhteessa massaan, tilavuuteen tai energiaan. Kaikki nämä määrät on otettava yhtä suureksi kuin yksi. Mihin ominaislämpökapasiteetti liittyy?

Massan ja lämpötilan tuloon. Lisäksi niiden arvojen on oltava yhtä suuria kuin yksi. Eli jakaja sisältää luvun 1, mutta sen mitat yhdistävät kilogramman ja Celsius-asteen. Tämä on otettava huomioon muotoiltaessa ominaislämpökapasiteetin määritelmää, joka on annettu hieman alla. On myös kaava, josta on selvää, että nämä kaksi määrää ovat nimittäjässä.

Mikä se on?

Aineen ominaislämpökapasiteetti otetaan käyttöön sillä hetkellä, kun tarkastellaan tilannetta sen lämmittämisessä. Ilman sitä on mahdotonta tietää, kuinka paljon lämpöä (tai energiaa) tarvitaan tähän prosessiin. Ja laske myös sen arvo, kun keho jäähtyy. Muuten, nämä kaksi lämpömäärää ovat toistensa moduulissa yhtä suuret. Mutta heillä on erilaisia ​​merkkejä. Joten ensimmäisessä tapauksessa se on positiivinen, koska energiaa on käytettävä ja se siirtyy kehoon. Toinen jäähdytystilanne antaa negatiivisen luvun, koska lämpöä vapautuu ja sisäinen energia keho pienenee.

Tämä on nimetty fyysinen määrä Latinalainen kirjain c. Se määritellään tietyksi lämpömääräksi, joka tarvitaan yhden kilogramman aineen lämmittämiseen yhdellä asteella. Koulun fysiikan kurssilla tämä tutkinto suoritetaan Celsius-asteikolla.

Kuinka se lasketaan?

Jos haluat tietää, mikä on ominaislämpökapasiteetti, kaava näyttää tältä:

c = Q / (m * (t 2 - t 1)), missä Q on lämmön määrä, m on aineen massa, t 2 on lämpötila, jonka keho saavuttaa lämmönvaihdon seurauksena, t 1 on aineen alkulämpötila. Tämä on kaava numero 1.

Tämän kaavan perusteella tämän suuren mittayksikkö kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) on J/(kg*ºС).

Kuinka löytää muita suureita tästä yhtälöstä?

Ensinnäkin lämmön määrä. Kaava näyttää tältä: Q = c * m * (t 2 - t 1). Vain on tarpeen korvata arvot SI-yksiköissä. Eli massa kilogrammoina, lämpötila Celsius-asteina. Tämä on kaava numero 2.

Toiseksi aineen massa, joka jäähtyy tai kuumenee. Sen kaava on: m = Q / (c * (t 2 - t 1)). Tämä on kaava numero 3.

Kolmanneksi lämpötilan muutos Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m). Merkki "Δ" luetaan "delta" ja osoittaa arvon muutosta, in tässä tapauksessa lämpötila. Kaava nro 4.

Neljänneksi aineen alku- ja loppulämpötilat. Aineen kuumentamiseen soveltuvat kaavat näyttävät tältä: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Nämä kaavat ovat nro 5 ja 6. Jos ongelma liittyy aineen jäähdyttämiseen, kaavat ovat: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . Nämä kaavat ovat nro 7 ja 8.

Mitä merkityksiä sillä voi olla?

Kokeellisesti on selvitetty, mitä arvoja sillä on kullekin aineelle. Siksi on luotu erityinen ominaislämpökapasiteettitaulukko. Useimmiten se sisältää tietoja, jotka ovat voimassa normaaleissa olosuhteissa.

Mitä laboratoriotyötä ominaislämpökapasiteetin mittaamiseen liittyy?

Koulun fysiikan kurssilla se määritellään kiinteälle keholle. Lisäksi sen lämpökapasiteetti lasketaan verrattuna tunnettuun. Helpoin tapa tehdä tämä on vedellä.

Työn aikana on tarpeen mitata veden ja kuumennetun kiinteän aineen alkulämpötilat. Laske se sitten nesteeseen ja odota lämpötasapainoa. Koko koe suoritetaan kalorimetrissä, joten energiahäviöt voidaan jättää huomiotta.

Sitten sinun on kirjoitettava kaava lämpömäärälle, jonka vesi saa kuumennettaessa kiinteästä aineesta. Toinen lauseke kuvaa energiaa, jonka keho luovuttaa jäähtyessään. Nämä kaksi arvoa ovat samat. Matemaattisten laskelmien avulla on vielä määritettävä kiinteän aineen muodostavan aineen ominaislämpökapasiteetti.

Useimmiten ehdotetaan vertailla sitä taulukon arvoihin, jotta voidaan yrittää arvata, mistä aineesta tutkittava keho on valmistettu.

Tehtävä nro 1

Kunto. Metallin lämpötila vaihtelee 20 - 24 celsiusastetta. Samalla sen sisäenergia kasvoi 152 J. Mikä on metallin ominaislämpö, ​​jos sen massa on 100 grammaa?

Ratkaisu. Löytääksesi vastauksen, sinun on käytettävä kaavaa, joka on kirjoitettu numeron 1 alle. Kaikki laskelmiin tarvittavat suuret ovat siellä. Ensin sinun on muutettava massa kilogrammoiksi, muuten vastaus on väärä. Koska kaikkien määrien on oltava SI:ssä hyväksyttyjä.

Yhdessä kilogrammassa on 1000 grammaa. Tämä tarkoittaa, että 100 grammaa on jaettava 1000:lla, saat 0,1 kiloa.

Kaikkien suureiden korvaaminen antaa seuraavan lausekkeen: c = 152 / (0,1 * (24 - 20)). Laskelmat eivät ole erityisen vaikeita. Kaikkien toimien tulos on numero 380.

Vastaus: s = 380 J/(kg * ºС).

Ongelma nro 2

Kunto. Määritä lopullinen lämpötila, johon vesi, jonka tilavuus on 5 litraa, jäähtyy, jos se otetaan 100 ºC:een ja erotetaan ympäristöön 1680 kJ lämpöä.

Ratkaisu. Kannattaa aloittaa siitä, että energia annetaan ei-systeemisessä yksikössä. Kilojoulet on muutettava jouleiksi: 1680 kJ = 1680000 J.

Vastauksen löytämiseksi sinun on käytettävä kaavaa numero 8. Siinä kuitenkin esiintyy massa, ja tehtävässä sitä ei tunneta. Mutta nesteen tilavuus on annettu. Tämä tarkoittaa, että voimme käyttää kaavaa, joka tunnetaan nimellä m = ρ * V. Veden tiheys on 1000 kg/m3. Mutta tässä tilavuus on korvattava kuutiometreinä. Muuntaaksesi ne litroista, sinun on jaettava 1000. Näin ollen veden tilavuus on 0,005 m 3.

Kun arvot korvataan massakaavalla, saadaan seuraava lauseke: 1000 * 0,005 = 5 kg. Sinun on katsottava ominaislämpökapasiteetti taulukosta. Nyt voit siirtyä kaavaan 8: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).

Ensimmäinen toimenpide on kertoa: 4200 * 5. Tulos on 21000. Toinen on jako. 1680000: 21000 = 80. Viimeinen on vähennyslasku: 100 - 80 = 20.

Vastaus. t 2 = 20 ºС.

Tehtävä nro 3

Kunto. Siinä on 100 g painava dekantterilasi. Siihen kaadetaan 50 g vettä. Veden alkulämpötila lasin kanssa on 0 celsiusastetta. Kuinka paljon lämpöä tarvitaan veden kiehumiseen?

Ratkaisu. Hyvä paikka aloittaa on ottamalla käyttöön sopiva nimitys. Olkoon lasiin liittyvien tietojen indeksi 1 ja veden osalta 2. Taulukosta sinun on löydettävä ominaislämpökapasiteetit. Dekantterilasi on valmistettu laboratoriolasista, joten sen arvo c 1 = 840 J/ (kg * ºC). Veden tiedot ovat: c 2 = 4200 J/ (kg * ºС).

Niiden massat ilmoitetaan grammoina. Sinun on muutettava ne kilogrammoiksi. Näiden aineiden massat merkitään seuraavasti: m 1 = 0,1 kg, m 2 = 0,05 kg.

Alkulämpötila annetaan: t 1 = 0 ºС. Lopullisesta arvosta tiedetään, että se vastaa pistettä, jossa vesi kiehuu. Tämä on t 2 = 100 ºС.

Koska lasi lämpenee veden mukana, tarvittava lämpömäärä on kahden summa. Ensimmäinen, jota tarvitaan lasin lämmittämiseen (Q 1), ja toinen, jota käytetään veden lämmittämiseen (Q 2). Niiden ilmaisemiseksi tarvitset toisen kaavan. Se on kirjoitettava ylös kahdesti eri indekseillä ja sitten summattava.

Osoittautuu, että Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1). Yhteinen kerroin (t 2 - t 1) voidaan ottaa pois suluista laskemisen helpottamiseksi. Sitten lämpömäärän laskemiseen tarvittava kaava on seuraavanlainen: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Nyt voit korvata tehtävässä tunnetut suuret ja laskea tuloksen.

Q = (840 * 0,1 + 4 200 * 0,05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29 400 (J).

Vastaus. Q = 29400 J = 29,4 kJ.

Mikä mielestäsi lämpenee nopeammin liedellä: litra vettä kattilassa vai itse 1 kilon painoinen kattila? Kappaleiden massa on sama, voidaan olettaa, että kuumeneminen tapahtuu samalla nopeudella.

Mutta niin ei ollut! Voit tehdä kokeen - laita tyhjä kattila tuleen muutamaksi sekunniksi, älä vain polta sitä ja muista mihin lämpötilaan se lämpeni. Ja sitten kaada pannulle täsmälleen saman painoinen vettä kuin kattilan paino. Teoriassa veden pitäisi lämmetä samaan lämpötilaan kuin tyhjä pannu kaksinkertaisessa ajassa, koska tässä tapauksessa molemmat lämpenevät - sekä vesi että pannu.

Vaikka odotat kolme kertaa pidempään, olet kuitenkin varma, että vesi lämpenee silti vähemmän. Vesi kestää lähes kymmenen kertaa kauemmin saavuttaakseen saman lämpötilan kuin samanpainoinen pannu. Miksi tämä tapahtuu? Mikä estää veden lämpenemisen? Miksi meidän pitäisi tuhlata ylimääräistä kaasulämmitysvettä ruoanlaitossa? Koska on olemassa fyysinen määrä nimeltä ominaislämpökapasiteetti aineet.

Aineen ominaislämpökapasiteetti

Tämä arvo osoittaa, kuinka paljon lämpöä on siirrettävä kilogramman painoiseen kehoon, jotta sen lämpötila nousisi yhdellä celsiusasteella. Mitattu J/(kg * ˚С). Tämä arvo ei ole olemassa sen omasta mielijohteesta, vaan eri aineiden ominaisuuksien eroista.

Veden ominaislämpö on noin kymmenen kertaa suurempi kuin raudan ominaislämpö, ​​joten pannu kuumenee kymmenen kertaa nopeammin kuin vesi sen sisällä. On kummallista, että jään ominaislämpökapasiteetti on puolet veden ominaislämpökapasiteetti. Siksi jää lämpenee kaksi kertaa nopeammin kuin vesi. Jään sulattaminen on helpompaa kuin veden lämmittäminen. Niin oudolta kuin se kuulostaakin, se on tosiasia.

Lämmön määrän laskeminen

Ominaislämpökapasiteetti on merkitty kirjaimella c Ja käytetään lämpömäärän laskentakaavassa:

Q = c*m*(t2 - t1),

missä Q on lämmön määrä,
c - ominaislämpökapasiteetti,
m - ruumiinpaino,
t2 ja t1 ovat ruumiinlämpötilojen lopullinen ja alkulämpötila.

Ominaislämpökapasiteetin kaava: c = Q / m*(t2 - t1)

Voit myös ilmaista tästä kaavasta:

• m = Q/c*(t2-t1) - ruumiinpaino
• t1 = t2 - (Q / c*m) - kehon alkuperäinen lämpötila
• t2 = t1 + (Q / c*m) - lopullinen ruumiinlämpö
• Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - lämpötilaero (delta t)

Entä kaasujen ominaislämpökapasiteetti? Täällä kaikki on hämmentävämpää. Kiinteiden ja nesteiden kanssa tilanne on paljon yksinkertaisempi. Niiden ominaislämpökapasiteetti on vakio, tunnettu ja helposti laskettava arvo. Mitä tulee kaasujen ominaislämpökapasiteettiin, tämä arvo on hyvin erilainen erilaisia ​​tilanteita. Otetaanpa ilma esimerkkinä. Ilman ominaislämpökapasiteetti riippuu sen koostumuksesta, kosteudesta ja ilmanpaineesta.

Samaan aikaan, kun lämpötila nousee, kaasun tilavuus kasvaa, ja meidän on syötettävä vielä yksi arvo - vakio tai muuttuva tilavuus, mikä vaikuttaa myös lämpökapasiteettiin. Siksi ilman ja muiden kaasujen lämpömäärää laskettaessa käytetään erityisiä kaasujen ominaislämpökapasiteetin kuvaajia riippuen erilaisia ​​tekijöitä ja ehdot.

Vesi on yksi hämmästyttävimmistä aineista. Laajasta ja laajalle levinneestä käytöstä huolimatta se on todellinen luonnon mysteeri. Koska vesi on yksi happiyhdisteistä, sillä näyttäisi olevan hyvin alhaiset ominaisuudet, kuten jäätyminen, höyrystymislämpö jne. Mutta näin ei tapahdu. Pelkästään veden lämpökapasiteetti on kaikesta huolimatta erittäin korkea.

Vesi pystyy imemään valtavan määrän lämpöä, mutta käytännössä ei kuumene - tämä on sen fyysinen ominaisuus. vesi on noin viisi kertaa suurempi kuin hiekan lämpökapasiteetti ja kymmenen kertaa suurempi kuin raudan lämpökapasiteetti. Siksi vesi on luonnollinen jäähdytysneste. Sen kyky kerätä suuria määriä energiaa mahdollistaa sen tasoittaa lämpötilan vaihtelut Maan pinnalla ja säädellä lämpöjärjestelmää koko planeetalla, ja tämä tapahtuu vuodenajasta riippumatta.

Tämä ainutlaatuinen omaisuus vesi mahdollistaa sen käytön jäähdytysnesteenä teollisuudessa ja kotona. Lisäksi vesi on laajalti saatavilla oleva ja suhteellisen halpa raaka-aine.

Mitä lämpökapasiteetilla tarkoitetaan? Kuten termodynamiikan kurssista tiedetään, lämmönsiirto tapahtuu aina kuumasta kappaleesta kylmään. Jossa me puhumme tietyn määrän lämpöä siirtymisestä, ja molempien kappaleiden lämpötila niiden tilan ominaispiirteenä osoittaa tämän vaihdon suunnan. Metallikappaleen prosessissa, jossa on yhtä massaa vettä samoissa alkulämpötiloissa, metalli muuttaa lämpötilaansa useita kertoja enemmän kuin vesi.

Jos otamme postulaatiksi termodynamiikan peruslauseen - kahdesta kappaleesta (erillään muista), lämmönvaihdon aikana toinen luovuttaa ja toinen saa yhtä paljon lämpöä, niin käy selväksi, että metallilla ja vedellä on täysin eri lämpö kapasiteettia.

Siten veden (sekä minkä tahansa aineen) lämpökapasiteetti on indikaattori, joka luonnehtii tietyn aineen kykyä antaa (tai vastaanottaa) jotain jäähdytettäessä (kuumenettaessa) lämpötilayksikköä kohti.

Aineen ominaislämpökapasiteetti on se lämpömäärä, joka tarvitaan tämän aineen yksikön (1 kilogramman) lämmittämiseen yhdellä asteella.

Kehon vapauttaman tai absorboiman lämmön määrä on yhtä suuri kuin ominaislämpökapasiteetin, massan ja lämpötilaeron tulo. Se mitataan kaloreissa. Yksi kalori on täsmälleen se määrä lämpöä, joka riittää lämmittämään 1 g vettä yhdellä asteella. Vertailun vuoksi: ilman ominaislämpökapasiteetti on 0,24 cal/g ∙°C, alumiinin - 0,22, raudan - 0,11, elohopean - 0,03.

Veden lämpökapasiteetti ei ole vakio. Lämpötilan noustessa 0:sta 40 asteeseen se laskee hieman (1,0074:stä 0,9980:een), kun taas kaikilla muilla aineilla tämä ominaisuus kasvaa kuumennettaessa. Lisäksi se voi pienentyä paineen noustessa (syvyydellä).

Kuten tiedät, vedellä on kolme aggregaatiotilaa - nestemäinen, kiinteä (jää) ja kaasumainen (höyry). Samaan aikaan jään ominaislämpökapasiteetti on noin 2 kertaa pienempi kuin veden. Tämä on tärkein ero veden ja muiden aineiden välillä, joiden ominaislämpökapasiteetti ei muutu kiinteässä ja sulassa tilassa. Mikä on salaisuus?

Tosiasia on, että jäällä on kiteinen rakenne, joka ei romahda heti kuumennettaessa. Vesi sisältää pieniä jäähiukkasia, jotka koostuvat useista molekyyleistä, joita kutsutaan assosiaatioiksi. Kun vettä lämmitetään, osa siitä kuluu vetysidosten tuhoamiseen näissä muodostumissa. Tämä selittää veden epätavallisen suuren lämpökapasiteetin. Sen molekyylien väliset sidokset tuhoutuvat täysin vasta, kun vesi muuttuu höyryksi.

Ominaislämpökapasiteetti 100°C:n lämpötilassa ei juuri eroa jään ominaislämpökapasiteetista 0°C:ssa. Tämä vahvistaa jälleen kerran tämän selityksen oikeellisuuden. Höyryn lämpökapasiteetti, kuten jään lämpökapasiteetti, on tällä hetkellä paljon paremmin tutkittu kuin veden, josta tiedemiehet eivät ole vielä päässeet yksimielisyyteen.

Pituus- ja etäisyysmuunnin Massamuunnin Bulkki- ja ruokamäärän muunnin Pinta-alamuunnin Tilavuus- ja yksikkömuunnin kulinaarisia reseptejä Lämpötilamuunnin Paineenmuunnin, mekaaninen rasitus, Youngin moduuli Energia- ja työmuunnin Tehonmuunnin Voimanmuunnin Aikamuunnin Lineaarinopeusmuunnin Tasakulmainen Lämpötehokkuuden ja polttoainetehokkuuden muunnin Numeronmuunnin sisään erilaisia ​​järjestelmiä merkintä Tiedon määrän mittayksiköiden muuntaja Valuuttakurssit Mitat Naisten vaatteet ja kenkien koot miesten vaatteet ja kengät Kulmanopeuden ja pyörimisnopeuden muunnin Kiihtyvyysmuunnin Kulmakiihtyvyysmuunnin Tiheysmuunnin Ominaistilavuuden muunnin Hitausmomenttimuunnin Voimanmuuntimen momentinmuunnin Momentinmuunnin Ominaispalamislämpö (massan mukaan) Polttoaineen energiatiheys ja palamislämpö (tilavuuden mukaan) ) Lämpölaajenemiskerroin Muunnin Lämpövastus Muunnin Lämmönjohtavuuden muunnin Ominaislämpökapasiteetin muunnin Energiaaltistus ja tehon muunnin lämpösäteilyä Tiheysmuunnin lämpövirta Lämmönsiirtokertoimen muunnin Tilavuusvirtausnopeusmuunnin Massavirtausnopeusmuunnin Molaarivirtausnopeusmuunnin Massavirtaustiheysmuunnin Molaarikonsentraatiomuunnin Liuoksen massakonsentraatiomuunnin Dynaaminen (absoluuttinen) viskositeetin muunnin Kinemaattinen viskositeetin muunnin Pintajännityksen muunnin Höyrynläpäisevyyden muunnin Höyrynläpäisevyyden ja höyrynsiirtonopeuden muunnin Äänitasomuunnin Mikrofonin herkkyysmuunnin Tasomuunnin äänenpaine(SPL) Äänenpainetason muunnin valittavalla vertailupaineella Kirkkausmuunnin Valonvoimakkuuden muunnin Valonvoimakkuuden muunnin TieTaajuus- ja aallonpituusmuunnin Diopteriteho ja polttoväli Diopteriteho ja linssin suurennus (×) Sähkövarausmuunnin Muunnin Lineaarinen lataustiheys Pintavaraustiheyden muunnin Volume Charge Density Converter Converter sähkövirta Lineaarinen virrantiheysmuunnin Pintavirrantiheysmuunnin Jännitteenmuunnin sähkökenttä Sähköstaattinen potentiaali- ja jännitemuunnin Sähkövastusmuunnin Sähkövastusmuunnin Sähkönjohtavuusmuunnin Sähkönjohtavuuden muunnin Sähkökapasitanssi Induktanssimuunnin Amerikkalainen lankamittarin muunnin Tasot dBm (dBm tai dBmW), dBV (dBV), watteina ja muina yksiköinä Konvertteri magneettikentän voimakkuusmuunnin Magneettivuon muunnin Magneettinen induktiomuunnin Säteily. Ionisoivan säteilyn absorboitunut annosnopeusmuunnin Radioaktiivisuus. Radioaktiivinen hajoamismuunnin Säteily. Altistuksen annoksen muuntaja Säteily. Absorboituneen annoksen muuntimen desimaalietuliitemuunnin tiedonsiirtotypografia ja kuvantamismuunnin puun tilavuusyksikön muuntimen moolimassalaskenta Jaksollinen järjestelmä kemiallisia alkuaineita D. I. Mendelejev

Alkuarvo

Muunnettu arvo

joulea kilogrammaa kohti kelvinjoulea kilogrammaa kohti °C joulea kohden grammaa kohden °C kilojoulea kilogrammaa kohti kelviniä kilojoulea kohden kilogrammaa kohden kelviniä kilojoulea (IT) grammaa kohden °C kaloria (IT) grammaa kohden °F kaloria ( term. ) per gramma per °C kilokalori (int.) per kg per °C kalori (term.) per kg per °C kilokalori (int.) per kg per kelvin kilokalori (int.) per kg per kelvin kgf-meter per kilogramma per kelvin pound-force foot per pauna per °Rankine BTU (int.) per pauna per °F BTU (term.) per pauna per °F BTU (int.) per pauna per °Rankine BTU (int.) per pauna per °Rankine BTU (int.) per pauna per °C celsiusastetta lämmintä. yksiköitä paunaa kohden °C

Lisätietoja ominaislämpökapasiteetista

Yleistä tietoa

Molekyylit liikkuvat lämmön vaikutuksesta - tätä liikettä kutsutaan molekyylidiffuusio. Mitä korkeampi aineen lämpötila on, sitä nopeammin molekyylit liikkuvat ja sitä voimakkaampaa diffuusiota tapahtuu. Molekyylien liikkeeseen ei vaikuta ainoastaan ​​lämpötila, vaan myös paine, aineen viskositeetti ja sen pitoisuus, diffuusiovastus, molekyylien etäisyys liikkuessaan ja massa. Jos esimerkiksi verrataan diffuusioprosessia vedessä ja hunajassa, kun kaikki muut muuttujat viskositeettia lukuun ottamatta ovat yhtä suuret, niin on selvää, että vedessä olevat molekyylit liikkuvat ja diffundoituvat nopeammin kuin hunajassa, koska hunajalla on korkeampi viskositeetti.

Molekyylit tarvitsevat energiaa liikkuakseen, ja mitä nopeammin ne liikkuvat, sitä enemmän energiaa ne tarvitsevat. Lämpö on yksi tässä tapauksessa käytetyistä energiatyypeistä. Eli jos ylläpidät tiettyä lämpötilaa aineessa, molekyylit liikkuvat, ja jos lämpötilaa nostetaan, liike kiihtyy. Energiaa lämmön muodossa saadaan polttamalla polttoaineita, kuten maakaasua, hiiltä tai puuta. Jos lämmität useita aineita samalla energiamäärällä, jotkin aineet lämpenevät todennäköisesti nopeammin kuin toiset suuremman diffuusion vuoksi. Lämpökapasiteetti ja ominaislämpökapasiteetti kuvaavat juuri näitä aineiden ominaisuuksia.

Ominaislämpö määrittää, kuinka paljon energiaa (eli lämpöä) tarvitaan muuttamaan tietyn massaisen kappaleen tai aineen lämpötilaa tietyllä määrällä. Tämä ominaisuus on erilainen kuin lämpökapasiteetti, joka määrittää energiamäärän, joka tarvitaan muuttamaan koko kehon tai aineen lämpötila tiettyyn lämpötilaan. Lämpökapasiteettia laskettaessa massaa ei oteta huomioon, toisin kuin ominaislämpökapasiteetti. Lämpökapasiteetti ja ominaislämpökapasiteetti lasketaan vain tallissa oleville aineille ja kappaleille aggregaation tila esimerkiksi kiintoaineille. Tässä artikkelissa käsitellään näitä molempia käsitteitä, koska ne liittyvät toisiinsa.

Materiaalien ja aineiden lämpökapasiteetti ja ominaislämpökapasiteetti

Metallit

Metalleilla on erittäin vahva molekyylirakenne, koska metallien ja muiden molekyylien välinen etäisyys kiinteät aineet paljon vähemmän kuin nesteissä ja kaasuissa. Tästä johtuen molekyylit voivat liikkua vain hyvin lyhyitä matkoja, ja vastaavasti saadakseen ne liikkumaan suuremmilla nopeuksilla, tarvitaan paljon vähemmän energiaa kuin neste- ja kaasumolekyyleihin. Tästä ominaisuudesta johtuen niiden ominaislämpökapasiteetti on pieni. Tämä tarkoittaa, että metallin lämpötilaa on erittäin helppo nostaa.

Vesi

Toisaalta veden ominaislämpökapasiteetti on jopa muihin nesteisiin verrattuna erittäin korkea, joten yhden vesimassayksikön lämmittämiseen kuluu paljon enemmän energiaa yhdellä asteella verrattuna aineisiin, joilla on pienempi ominaislämpökapasiteetti. Vedellä on korkea lämpökapasiteetti vesimolekyylin vetyatomien välisten vahvojen sidosten ansiosta.

Vesi on yksi kaikkien maapallon elävien organismien ja kasvien pääkomponenteista, joten sen ominaislämpökapasiteetilla on tärkeä rooli planeettamme elämälle. Veden suuresta ominaislämpökapasiteetista johtuen nesteen lämpötila kasveissa ja ontelonesteen lämpötila eläimen kehossa muuttuu vähän edes hyvin kylminä tai erittäin kuumina päivinä.

Vesi tarjoaa järjestelmän lämpöjärjestelmän ylläpitämiseksi sekä eläimissä että kasveissa ja koko maan pinnalla. Valtava osa planeettamme on veden peitossa, joten vedellä on suuri rooli sään ja ilmaston säätelyssä. Vaikka altistumisesta aiheutuu suuri määrä lämpöä auringonsäteily Maan pinnalla veden lämpötila valtamerissä, merissä ja muissa vesistöissä kohoaa vähitellen, ja myös ympäröivä lämpötila muuttuu hitaasti. Toisaalta auringon säteilyn lämmön intensiteetin vaikutus lämpötilaan on suuri planeetoilla, joilla ei ole suuria veden peittämiä pintoja, kuten maapallolla, tai alueilla, joilla vettä on niukasti. Tämä on erityisen havaittavissa, jos tarkastellaan päivän ja yön lämpötilojen eroa. Esimerkiksi valtameren lähellä ero päivä- ja yölämpötilojen välillä on pieni, mutta autiomaassa se on valtava.

Veden suuri lämpökapasiteetti tarkoittaa myös sitä, että vesi ei vain lämpene hitaasti, vaan myös jäähtyy hitaasti. Tämän ominaisuuden vuoksi vettä käytetään usein kylmäaineena eli jäähdytysnesteenä. Lisäksi veden käyttö on kannattavaa sen alhaisen hinnan vuoksi. Maissa, joissa ilmasto on kylmä kuuma vesi kiertää lämmitysputkissa. Etyleeniglykolin kanssa sekoitettuna sitä käytetään auton jäähdyttimissä moottorin jäähdyttämiseen. Tällaisia ​​nesteitä kutsutaan pakkasnesteiksi. Etyleeniglykolin lämpökapasiteetti on pienempi kuin veden lämpökapasiteetti, joten myös tällaisen seoksen lämpökapasiteetti on pienempi, mikä tarkoittaa, että myös jäätymisenestoaineella varustetun jäähdytysjärjestelmän hyötysuhde on pienempi kuin vedellä. Mutta sinun on siedettävä tätä, koska etyleeniglykoli estää vettä jäätymästä talvella ja vahingoittamasta auton jäähdytysjärjestelmän kanavia. Kylmempään ilmastoon suunniteltuihin jäähdytysnesteisiin lisätään enemmän etyleeniglykolia.

Lämpökapasiteetti jokapäiväisessä elämässä

Jos kaikki muut asiat ovat samat, materiaalien lämpökapasiteetti määrää sen, kuinka nopeasti ne kuumenevat. Mitä suurempi ominaislämpö, ​​sitä enemmän energiaa tarvitaan materiaalin lämmittämiseen. Eli jos kahta materiaalia, joilla on erilaiset lämpökapasiteetit, kuumennetaan samalla lämpömäärällä ja samoissa olosuhteissa, aine, jolla on pienempi lämpökapasiteetti, lämpenee nopeammin. Korkean lämpökapasiteetin omaavat materiaalit päinvastoin lämpenevät ja luovuttavat lämpöä takaisin ympäristöön hitaammin.

Keittiövälineet ja astiat

Useimmiten valitsemme materiaaleja astioihin ja keittiövälineet lämpökapasiteetin perusteella. Tämä koskee pääasiassa esineitä, jotka joutuvat suoraan kosketuksiin lämmön kanssa, kuten kattiloita, lautasia, leivinastioita ja muita vastaavia välineitä. Esimerkiksi kattiloissa ja pannuissa on parempi käyttää materiaaleja, joiden lämpökapasiteetti on alhainen, kuten metalleja. Tämä helpottaa lämmön siirtymistä lämmittimestä pannun kautta ruokaan ja nopeuttaa kypsennysprosessia.

Toisaalta, koska korkean lämpökapasiteetin omaavat materiaalit säilyttävät lämpöä pitkään, niitä on hyvä käyttää eristykseen eli silloin, kun on tarpeen säilyttää tuotteiden lämpöä ja estää sitä pääsemästä ympäristöön tai päinvastoin. , jotta huoneen lämpö ei lämmitä jäähdytettyjä tuotteita. Useimmiten tällaisia ​​materiaaleja käytetään lautasille ja kuppeille, joissa tarjoillaan kuumia tai päinvastoin erittäin kylmiä ruokia ja juomia. Ne auttavat paitsi ylläpitämään tuotteen lämpötilaa, myös estämään ihmisiä palamasta. Keramiikkaa ja vaahtopolystyreeniä valmistetut astiat - hyviä esimerkkejä tällaisten materiaalien käyttöä.

Elintarvikkeiden eristys

Riippuen useista tekijöistä, kuten elintarvikkeiden vesi- ja rasvapitoisuudesta, niiden lämpökapasiteetti ja ominaislämpökapasiteetti vaihtelevat. Ruoanlaitossa ruokien lämpökapasiteetin tuntemus mahdollistaa joidenkin tuotteiden käytön eristämiseen. Eristystuotteiden sijoittaminen muiden elintarvikkeiden päälle auttaa alla olevaa ruokaa säilyttämään lämpöä pidempään. Jos näiden lämmöneristystuotteiden alla olevilla astioilla on korkea lämpökapasiteetti, ne luovuttavat hitaasti lämpöä ympäristöön. Kun ne ovat lämmenneet hyvin, ne menettävät lämpöä ja vettä vielä hitaammin päällä olevien eristystuotteiden ansiosta. Siksi ne pysyvät kuumina pidempään.

Esimerkki lämpöä eristävästä ruoasta on juusto, erityisesti pizzan ja muiden vastaavien ruokien päällä. Niin kauan kuin se ei ole sulanut, se päästää vesihöyryn läpi, jolloin alla oleva ruoka jäähtyy nopeasti sen sisältämän veden haihtuessa ja jäähdyttää siten sitä sisältävän ruoan. Sulatettu juusto peittää astian pinnan ja eristää ruoan alla. Juusto sisältää usein runsaasti vesipitoisia ruokia, kuten kastikkeita ja vihanneksia. Tämän ansiosta niillä on korkea lämpökapasiteetti ja ne säilyttävät lämpöä pitkään, etenkin koska ne ovat sulatetun juuston alla, joka ei vapauta vesihöyryä. Siksi pizza tulee uunista niin kuumana, että voit helposti polttaa itsesi kastikkeen tai kasvisten kanssa, vaikka taikina reunoilta olisi jo jäähtynyt. Pizzan pinta juuston alla ei jäähdy pitkään aikaan, mikä mahdollistaa pizzan toimituksen kotiisi hyvin eristetyssä lämpöpussissa.

Joissakin resepteissä käytetään kastikkeita samalla tavalla kuin juustoa, eristämään alla olevaa ruokaa. Mitä korkeampi kastikkeen rasvapitoisuus on, sitä paremmin se eristää ruoan – voi- tai kermapohjaiset kastikkeet ovat erityisen hyviä tässä tapauksessa. Tämä taas johtuu siitä, että rasva estää veden haihtumisen ja siten haihduttamiseen tarvittavan lämmön poistumisen.

Ruoanlaitossa käytetään joskus lämmöneristykseen materiaaleja, jotka eivät sovellu ruokaan. Keski-Amerikan, Filippiinien, Intian, Thaimaan, Vietnamin ja monien muiden maiden kokit käyttävät usein banaaninlehtiä tähän tarkoitukseen. Niitä ei voida kerätä vain puutarhassa, vaan myös ostaa kaupasta tai markkinoilta - niitä jopa tuodaan näihin tarkoituksiin maihin, joissa banaaneja ei kasvateta. Joskus alumiinifoliota käytetään eristystarkoituksiin. Se ei vain estä veden haihtumista, vaan auttaa myös säilyttämään lämmön sisällä estämällä lämmön siirtymisen säteilyn muodossa. Jos käärit linnun siivet ja muut ulkonevat osat folioon paistamisen aikana, folio estää niitä ylikuumenemasta ja palamasta.

Valmistaa ruokaa

Runsasrasvaisilla elintarvikkeilla, kuten juustolla, on alhainen lämpökapasiteetti. Ne lämpenevät enemmän vähemmällä energialla kuin suuren lämpökapasiteetin omaavat elintarvikkeet ja saavuttavat riittävän korkean lämpötilan Maillardin reaktion tapahtumiseksi. Maillardin reaktio on kemiallinen reaktio, joka esiintyy sokereiden ja aminohappojen välillä ja muuttaa makua ja ulkomuoto Tuotteet. Tämä reaktio on tärkeä joissakin keittomenetelmissä, kuten leivän ja leivonnaisten leipomisessa jauhoista, elintarvikkeiden paistamisessa uunissa ja paistamisessa. Ruoan lämpötilan nostamiseksi lämpötilaan, jossa tämä reaktio tapahtuu, ruoanlaitossa käytetään runsaasti rasvaa sisältäviä ruokia.

Sokeri ruoanlaitossa

Sokerin ominaislämpö on vielä pienempi kuin rasvan. Koska sokeri lämpenee nopeasti veden kiehumispistettä korkeampiin lämpötiloihin, sen kanssa työskentely keittiössä edellyttää turvallisuussääntöjen noudattamista, erityisesti valmistettaessa karamellia tai makeisia. Sinun on oltava erittäin varovainen sulattaessasi sokeria, äläkä läikytä sitä suojaamattomalle iholle, koska sokerin lämpötila nousee 175 °C:seen ja sulaneen sokerin aiheuttama palovamma on erittäin vakava. Joissakin tapauksissa on tarpeen tarkistaa sokerin koostumus, mutta sitä ei pidä koskaan tehdä paljain käsin, jos sokeri kuumennetaan. Ihmiset usein unohtavat kuinka nopeasti ja kuinka kuumana sokeri voi lämmetä, minkä vuoksi he palavat. Riippuen siitä, mihin sulatettu sokeri on tarkoitettu, sen koostumus ja lämpötila voidaan tarkistaa käyttämällä kylmä vesi, kuten alla on kuvattu.

Sokerin ja sokerisiirapin ominaisuudet vaihtelevat sen mukaan, missä lämpötilassa ne kypsennetään. Kuuma sokerisiirappi voi olla ohutta, kuten ohuinta hunajaa, paksua tai jotain ohuen ja paksun väliltä. Karamellien, karamellien ja makeiden kastikkeiden resepteissä ei yleensä mainita vain lämpötila, johon sokeri tai siirappi tulee kuumentaa, vaan myös sokerin kovuusaste, kuten "pehmeä pallo" tai "kova pallo" vaihe. . Kunkin vaiheen nimi vastaa sokerin koostumusta. Konsistenssin määrittämiseksi kondiittori pudottaa muutaman tipan siirappia jääveteen ja jäähdyttää niitä. Tämän jälkeen sakeus tarkistetaan koskettamalla. Joten esimerkiksi jos jäähtynyt siirappi on paksuuntunut, mutta ei kovettunut, vaan pysyy pehmeänä ja voidaan muotoilla palloksi, siirapin katsotaan olevan "pehmeä pallo" -vaiheessa. Jos jäädytetyn siirapin muoto on erittäin vaikea, mutta se voidaan silti muuttaa käsin, se on "kova pallo" -vaiheessa. Konditorit käyttävät usein ruokalämpömittaria ja tarkistavat myös sokerin koostumuksen manuaalisesti.

Elintarviketurvallisuus

Kun tiedät tuotteiden lämpökapasiteetin, voit määrittää, kuinka kauan niitä on jäähdytettävä tai lämmitettävä, jotta ne saavuttavat lämpötilan, jossa ne eivät pilaannu ja missä keholle haitalliset bakteerit kuolevat. Esimerkiksi korkeamman lämpökapasiteetin omaavien ruokien jäähtyminen tai lämpeneminen kestää kauemmin tietyn lämpötilan saavuttamiseksi kuin alhaisen lämpökapasiteetin omaavien elintarvikkeiden. Eli ruuan kypsennysaika riippuu siitä, mitä tuotteita siihen sisältyy, sekä siitä, kuinka nopeasti vesi haihtuu siitä. Haihdutus on tärkeää, koska se vaatii paljon energiaa. Usein ruokalämpömittarilla tarkistetaan, mihin lämpötilaan astia tai ruoka on lämmennyt. Sitä on erityisen kätevä käyttää kalan, lihan ja siipikarjan kypsennyksessä.

mikroaaltouunit

Se, kuinka tehokkaasti mikroaaltouuni lämmittää ruokaa, riippuu muun muassa ruoan ominaislämpökapasiteetista. Mikroaaltouunin magnetronin tuottama mikroaaltosäteily saa veden, rasvan ja joidenkin muiden aineiden molekyylit liikkumaan nopeammin, jolloin ruoka lämpenee. Rasvamolekyylejä on helppo siirtää niiden alhaisen lämpökapasiteetin vuoksi, minkä vuoksi rasvaiset ruoat kuumenevat. korkeita lämpötiloja kuin ruokaa, joka sisältää paljon vettä. Saavutettu lämpötila voi olla niin korkea, että se riittää Maillardin reaktioon. Korkean vesipitoisuuden omaavat tuotteet eivät saavuta tällaisia ​​lämpötiloja veden suuren lämpökapasiteetin vuoksi, joten niissä ei tapahdu Maillardin reaktiota.

Mikroaaltorasvan saavuttamat korkeat lämpötilat voivat muodostaa rapean kuoren joihinkin ruokiin, kuten pekoniin, mutta nämä lämpötilat voivat olla vaarallisia käytettäessä mikroaaltouunit, varsinkin jos et noudata käyttöohjeessa kuvattuja uunin käyttöä koskevia sääntöjä. Älä esimerkiksi lämmitä tai kypsennä rasvaisia ​​ruokia uunissa muoviastiat, koska edes mikroaaltouunin astioita ei ole suunniteltu rasvan saavuttamiin lämpötiloihin. Muista myös, että rasvaiset ruoat ovat erittäin kuumia, ja syö niitä huolellisesti, jotta et polta itseäsi.

Jokapäiväisessä elämässä käytettävien materiaalien ominaislämpökapasiteetti

Onko mittayksiköiden kääntäminen kielestä toiseen vaikeaa? Kollegat ovat valmiita auttamaan sinua. Lähetä kysymys TCTermissä ja saat vastauksen muutamassa minuutissa.