Ciepło Właściwe: Ciepło potrzebne do ogrzania jednostki masy o jednostkę temperatury

Ciepło właściwe – ciepło potrzebne do zmiany temperatury ciała w jednostkowej masie o jedną jednostkę

gdzie:

    – dostarczone ciepło,
    – masa ciała,
    – różnica temperatur.

To samo ciepło właściwe można zdefiniować również dla chłodzenia. W układzie SI jednostką ciepła właściwego jest dżul przez kilogram i przez kelwin:

Ciepło właściwe jest wielkością charakterystyczną dla danej substancji w danej temperaturze (jest stałą materiałową). Może zależeć od temperatury, dlatego precyzyjniejszy jest wzór zapisany w postaci różniczkowej

Ciepło właściwe gazów

Gaz charakteryzuje się ściśliwością, czyli zmianą np. ciśnienia podczas zmiany objętości naczynia, w którym zamknięta jest rozpatrywana ilość gazu. Ściśliwość gazów powoduje, że inną ilość ciepła należy dostarczyć ogrzewając gaz o 1 °C przy niezmiennym ciśnieniu, a inną – przy niezmiennej objętości. W pierwszym przypadku, występuje ekspansja, czyli wzrost objętości. Można to interpretować jako rozprężanie gazu, co powoduje jego ochłodzenie, czyli należy dostarczyć więcej ciepła, aby uzyskać przyrost temperatury o 1 °C. Jeśli gaz jest ogrzewany przy niezmiennej objętości, to następuje „jakby-sprężanie” gazu, gdyż gaz podczas ogrzewania dąży do zwiększenia objętości. Z rozważań tych wynika, że ciepło właściwe przemiany realizowanej przy stałym ciśnieniu (przemiana izobaryczna) będzie zawsze większe, niż ciepło właściwe przemiany realizowanej przy stałej objętości (przemiana izochoryczna).

Stosunek obu tych ciepeł jest wykładnikiem adiabaty Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

Ciepło właściwe gazów doskonałych nie zależy od temperatury. Jeśli więc ogrzewany jest 1 kg gazu o 1 °C od temperatury 0 °C do 1 °C, to należy dostarczyć tyle samo ciepła, co podczas ogrzewania od 100 °C do 101 °C. W przypadku gazów rzeczywistych ciepło właściwe (zarówno Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  jak i Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości ) jest zależne od temperatury. Rośnie ono wraz z temperaturą, a więc ogrzewając gaz od 100 °C do 101 °C należy dostarczyć więcej ciepła, niż ogrzewając tę samą ilość gazu od 0 °C do 1 °C. Zmiana ta komplikuje nieco obliczenia, ponieważ nie można zastosować stałej wartości ciepła właściwego do obliczeń. W takim przypadku należy wykorzystać tzw. średnie ciepło właściwe (ciepło przemiany od temperatury Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  do temperatury Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości ), określone zależnościami:

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 
    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

gdzie: Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  i Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  – średnie ciepła właściwe podczas ogrzewania gazu od temperatury 0 °C do Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  Ich zależność od temperatury Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  dla danego gazu można znaleźć w literaturze.

Ciepło właściwe molowe

Ciepło właściwe molowe, lub krócej – ciepło molowe, definiuje wzór:

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

gdzie:

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  – molowe ciepło właściwe (J /mol K),
    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości liczność (ilość substancji w molach),
    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  – ciepło dostarczane do układu,

lub przy założeniu niezależności ciepła molowego od temperatury

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

By odróżnić ciepło właściwe molowe od ciepła właściwego oznacza się je wielką literą Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

Posługiwanie się ciepłem właściwym molowym jest wygodne, bo dla wielu substancji ma ono taką samą lub podobną wartość.

W przypadku gazów ciepło właściwe zależy od rodzaju przemiany, dlatego wprowadzono pojęcie ciepła właściwego przy stałym ciśnieniu Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  (ciepło właściwe przemiany izobarycznej) i przy stałej objętości Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  (ciepło właściwe przemiany izochorycznej). Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  i Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  używa się w obliczeniach zależnie od tego, czy dana przemiana zachodzi przy stałym ciśnieniu czy przy stałej objętości gazu.

Dla gazu doskonałego zachodzi zależność między molowymi ciepłami właściwymi:

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

gdzie: Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  to uniwersalna stała gazowa.

Klasyczna teoria ciepła właściwego określa, że energia kinetyczna na jeden stopień swobody (zasada ekwipartycji energii) jednej cząsteczki wynosi Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  zatem energia jednego mola gazu doskonałego, która jest sumą energii kinetycznej cząsteczek wyraża się wzorem:

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

gdzie:

    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  – liczba stopni swobody cząsteczki,
    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  – liczba cząsteczek w molu (liczba Avogadra),
    Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości stała Boltzmanna.

Dla:

  • jednoatomowego gazu Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  dlatego Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 
  • dwuatomowego gazu Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  dlatego Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 

Wyznaczone doświadczalnie ciepło molowe przy stałej objętości, dla:

W niskich temperaturach i pod dużym ciśnieniem ciepło właściwe zmniejsza się.

W przypadku ciał stałych ciepło właściwe w niskich temperaturach zależy od trzeciej potęgi temperatury. Ta zależność może być wyprowadzona z modelu Debye’a. Pierwszym historycznie modelem był model Einsteina.

Wartości

Ciepła właściwe ciał stałych i cieczy

Substancja Ciepło właściwe Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 
(warunki standardowe)
J/(kg·K) J/(mol·K)
woda 4189,9 76
gliceryna 2386 219
olej hydrauliczny (Hydrol) 1885  
glin 900 24,4
węgiel 507 6,11
miedź 386 5,85
srebro 236 6,09
wolfram 134 5,92
ołów 128 6,32

Ciepła molowe gazów

Substancja Ciepło właściwe
(warunki standardowe)
Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości  Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 
J/(mol·K) J/(mol·K)
Gazy jednoatomowe
hel 20,80 12,47 1,67
argon 20,80 12,47 1,67
Gazy dwuatomowe
wodór 28,77 20,43 1,41
tlen 29,43 21,06 1,40
azot 29,09 20,76 1,40
chlor 34,70 25,74 1,35
Gazy wieloatomowe
dwutlenek węgla 36,96 28,46 1,30
dwutlenek siarki 40,39 31,39 1,29
amoniak 36,84 27,84 1,31
metan 51,70 43,12 1,20

Ciepła właściwe niektórych innych substancji

Substancja Ciepło właściwe Ciepło Właściwe: Ciepło właściwe gazów, Ciepło właściwe molowe, Wartości 
J/(kg·K)
etanol 2380
argon 520
azot 1035
benzen 1720
benzyna 2100
chloroform 943
cyna 222
cynk 389
dwutlenek węgla 1073
lód (0 °C) 2100
nafta 2100
mosiądz 377
olej lniany 1840
piasek 800
platyna 136
powietrze 1005
rtęć 139
styropian 1200
szkło kwarcowe 729
tlen 916
wodór 14225
złoto 129
żelazo 452

Zobacz też

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

Literatura dodatkowa

Tags:

Ciepło Właściwe Ciepło właściwe gazówCiepło Właściwe Ciepło właściwe moloweCiepło Właściwe WartościCiepło Właściwe Zobacz teżCiepło Właściwe UwagiCiepło Właściwe PrzypisyCiepło Właściwe BibliografiaCiepło Właściwe Literatura dodatkowaCiepło WłaściweCiepłoMasa (fizyka)Temperatura

🔥 Trending searches on Wiki Polski:

Raymond ChandlerBogdan LewandowskiMistrzostwa Europy w Piłce Nożnej 2028Tomasz FrankowskiPolsat 1AustraliaKlaudia JachiraVioleta ParraBartosz Salamon1670 (serial)Mistrzostwa Europy w piłce nożnejProblem trzech ciał (powieść)Grzegorz KrychowiakGrzegorz BraunŁotwaZakon krzyżackiKarol IIISkandynawiaMarek BalawajderZbigniew StonogaSławomir MentzenNacjonalizmOrder Virtuti MilitariTadeusz GapińskiChrzest PolskiJakub BłaszczykowskiJulija PutincewaMoskwaVolkswagen PassatCzosnek niedźwiedziZenon LaskowikWilly SagnolRadosław SikorskiGruzjaMBankBanksyPaństwa członkowskie NATOReprezentacja Polski w piłce nożnej mężczyznWolnomularstwoIranPaweł z TarsuSebastian FabijańskiJan KochanowskiKrztusiecChińska Republika LudowaNiedziela PalmowaZjednoczone Emiraty ArabskieKamila (królowa Wielkiej Brytanii)Barbara NowackaMichael JacksonPortorykoPlatforma ObywatelskaSagrada FamíliaSzymon MarciniakPolska Zjednoczona Partia RobotniczaWalijczycyPokolenie ZMecze reprezentacji Polski w piłce nożnej mężczyzn prowadzonej przez Michała ProbierzaCyprMarcin ŻewłakowPowstanie stycznioweEminemStrefa interesów (film)Kowel-Wołyń KowelTelewizja PolskaMichał KoterskiZmarli w roku 2024BiałystokPodział administracyjny Stanów ZjednoczonychKatarzyna (księżna Walii)Paweł SzałamachaAriel HenryMongoliaPrawo i SprawiedliwośćRomowiePaństwo IslamskiePolska Rzeczpospolita LudowaJosephine Jackson🡆 More