Съдържание

Специфична топлина на метал

цели

- Определете специфичната топлина на мед (Cu).

- Проверете експериментално нулевия закон на термодинамиката.

Въведение

Различните вещества изискват различни количества топлина, за да предизвикат дадена промяна в температурата си. Например, за повишаване на температурата на водата с едно количество температура е необходимо около 10 пъти повече топлина, отколкото за повишаване на температурата на медта със същото това количество. Това поведение на материалите се характеризира количествено със специфична топлина, която е количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на веществото с 1 ° C. По този начин водата има по-висока стойност специфична топлина от медта.

Специфичната топлина на материала е характерна за всяко вещество и зависи от вътрешната му структура. Както се вижда от дефиницията, специфичната топлина на дадено вещество може да бъде определена чрез доставяне на известно количество топлина към дадено масово количество на веществото и чрез правилно отчитане на промяната в неговата температура. Целта на този експеримент е да се определи специфичната топлина на даден материал чрез калориметрични методи.

Теория

Промяна в температурата на дадено вещество е пропорционална на количеството топлина, което се добавя или извлича от него, т.е.


Написано като уравнение


Където константата на пропорционалност се нарича топлинната способност на веществото.

Количеството топлина, необходимо за промяна на температурата на даден обект, също е пропорционално на неговата маса, поради което е удобно да се определи количеството, наречено специфичен топлинен капацитет (или специфична топлина)


което е топлинният капацитет на единица маса на веществото. По този начин уравнение (1) може да бъде записано като:


Където специфичната топлина е количеството топлина (в калории), необходимо за повишаване на температурата на 1 грам вещество с 1 градус по Целзий.

Всъщност калорията е единица топлина, определена като количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на водата с 1 ° С. По дефиниция водата има специфична топлина от .


Таблицата по-долу показва стойностите на специфичните топлини за някои материали.

специфична


Специфичната топлина на даден материал може да бъде определена експериментално чрез измерване на промяната в температурата, която определена маса от материала проявява, когато доставя определено количество топлина. Това може да стане косвено чрез процедура за калориметрия, известна като метод на смесване. Различни вещества при различни температури се водят в термичен контакт, горещите вещества доставят топлина на студените вещества, докато всички вещества достигнат обща равновесна температура.

Ако системата е изолирана по такъв начин, че да не може да обменя топлина със заобикалящата я среда, поради запазване на енергията, количеството топлина, загубено от горещи вещества, е същото като това, получено от студените вещества.


В този експеримент гореща вода се добавя към калориметър (термо стъкло), който съдържа метална пръчка, след което калориметърът се разклаща за няколко секунди, докато системата достигне топлинно равновесие. Имайте предвид, че функцията на калориметъра е да изолира системата, за да намали топлинните загуби. Неговият топлинен капацитет обаче е неизвестен, поради което той трябва първоначално да бъде измерен.