Теплоемкости удельные твердых веществ, жидкостей и газов (газов — при постоянном давлении 1 бар абс) + справочные плотности. Вариант для печати.
Твердые вещества. Удельная теплоемкость при 20 °C (если не указано другое).
Вещество | Плотность, 10 3 кг/м 3 | Удельная теплоемкость, кДж / (кг · К), при 20 oС |
Асбест | 2,4 | 0,8 |
Асбоцемент | 1,8 | 0,96 |
Асфальт | 1,4 | 0,92 |
Алюминий | 2,7 | 0,92 |
Базальт | 3,0 | 0,84 |
Бакелит | 1,26-1,28 | 1,59 |
Бетон | практическая 1,8-2,2 (до 2,7) | 1,00 |
Бумага сухая | — | 1,34 |
Вольфрам | 19,3 | 0,15 |
Гипс | 2,3 | 1,09 |
Глина | 2,3-2,4 | 0,88 |
Гранит | 2,7 | 0,75 |
Графит | 2,3 | 0,84 |
Грунт песчаный | 1,5-2,0 | 1,10-3,32 |
Дерево (дуб) | 0,7 | 2,40 |
Дерево (пихта) | 0,5 | 2,70 |
Дерево (сосна) |
0 ,5 | 2,70 |
ДСП | 0,7 | 2,30 |
Железо | 7,8 | 0,46 |
Земля влажная | 1,9-2,0 | 2,0 |
Земля сухая | 1,4-1,6 | 0,84 |
Земля утрамбованная | 1,6-2 | 1,0-3,0 |
Зола | 0,75 | 0,80 |
Золото | 19,3 | 0,13 |
Известь | 0,4-0,7 | 0,84 |
Кальцит (известковый шпат) | 2,75 | 0,80 |
Камень | 1,8-3 | 0,84-1,26 |
Каолин (белая глина) | 2,6 | 0,88 |
Картон сухой | — | 1,34 |
Кварц | 0,75 | |
Кирпич | 1,8 | 0,85 |
Кирпичная кладка | 1,8-2,2 | 0,84-1,26 |
Кожа | 2,65 | 1,51 |
Кокс (0-100°С) | истинная 1,80-1,95 (кажущаяся 1,0) | 0,84 |
Кокс (100-1000°С) | = | 1,13 |
Лед (0°С) | 0,92 | 2,11 |
Лед (-10°С) | = | 2,22 |
Лед (-20°С) | = | 2,01 |
Лед (-60°С) | = | 1,64 |
Лед сухой (СО2 твердый) | 1,97 | 1,38 |
Латунь | 8,5 | 0,38 |
Медь | 8,9 | 0,38 |
Мрамор | 2,7 | 0,92 |
Никель | 8,9 | 0,5 |
Олово | 7,3 | 0,25 |
Парафин | 0,9 | 2,89 |
Песчаник глиноизвестняковый | 2,2-2,7 | 0,96 |
Песчаник керамический | = | 0,75-0,84 |
Песчаник красный | = | 0,71 |
Полиэтилен | 0,90-0,97 | 2,0-2,3 |
Полистирол | 1,05 | 1,38 |
Полиуретан | 1,1-1,2 | 1,38 |
Полихлорвинил/Поливинилхлорид | 0,7-0,8 | 1,00 |
Пробка крошка | <0,2 | 1,38 |
Пробка куском | 0,24 | 2,05 |
Резина твердая | 0,9-1,3 | 1,42 |
Свинец | 1,4 | 0,13 |
Сера ромбическая | 2,07 | 0,71 |
Серебро | 10,5 | 0,25 |
Соль каменная | 2,3 | 0,92 |
Соль поваренная | 2,2 | 0,88 |
Сталь | 7,8 | 0,46 |
Стекло оконное | 2,5 | 0,67 |
Стекловолокно | — | 0,81 |
Тело человека | 1,05 | 3,47 |
Уголь бурый (0-100 °С) | 1-1,8 |
20% воды 2,09 60% воды 3,14 в брикетах 1,51 |
Уголь каменный (0-100 °С) | 1,3-1,6 | 1,17-1,26 |
Фарфор | 2,3 | 0,8 |
Хлопок | — | 1,3 |
Целлюлоза | — | 1,55 |
Цемент | 3,1 (Насыпная =1,2) | 0,8 |
Цинк | 7,1 | 0,4 |
Чугун | 7,4 | 0,54 |
Шерсть | — | 1,8 |
Шифер | 1,6-1,8 | 0,75 |
Щебень | Насыпная 1,2-1,8 | 0,75-1,00 |
Жидкости. Удельная теплоемкость при 20 °C (если не указано другое).
Вещество | Плотность, 10 3 кг / м 3 | Удельная теплоемкость при 20 oС, кДж / (кг · К) |
Ацетон | 0,79 | 2,160 |
Бензин | 0,70 | 2,05 |
Бензол (10 °C) | 0,90 | 1,42 |
Бензол (40 °C) | 0,88 | 1,77 |
Вода | 1 ,00 | 4,18-4,22 |
Вино | 0,97 | 3,89 |
Глицерин | 1,26 | 2,66 |
Гудрон | 0,99 | 2,09 |
Деготь каменноугольный | 0,92-0,96 | 2,09 |
Керосин | 0,8-0,9 | 1,88-2,14 |
Кислота азотная концентрированая |
1,52 | 3,10 |
Кислота серная концентрированая | 1,83 | 1,34 |
Кислота соляная 17% | 1,07 | 1,93 |
Клей столярный | 1-1,5 | 4,19 |
Масло моторное | 0,90 | 1,67-2,01 |
Масло оливкковое | 0,89 | 1,84 |
Масло подсолнечное | 0,89 | 1,84 |
Морская вода 18°С , 0,5% раствор соли |
1,01 | 4,10 |
Морская вода 18°С , 3% раствор соли | 1,03 | 3,93 |
Морская вода 18°С , 6% раствор соли | 1,05 | 3,78 |
Молоко | 1,02 | 3,93 |
Нефть | 0,80 | 1,67-2,09 |
Пиво | 1,01 | 3,85 |
Ртуть | 13,60 | 0,13 |
Скипидар | 0,86 | 1,80 |
Спирт метиловый (метанол) | 0,79 | 2,47 |
Сприрт нашатырный | <1 | 4,73 |
Спирт этиловый (этанол) | 0,79 | 2,39 |
Толуол | 1,72 | |
Хлороформ | 1,00 | |
Этиленгликоль | 2,30 |
Газы. Удельная теплоемкость при постоянном давлении 1 бар абс,
при 20 °C (если не указано другое).
Вещество | Химическая формула | Плотность при нормальных условиях кг/м 3 = масса 1л в граммах |
Удельная теплоемкость при постоянном давлении, КДж/(кг*K) |
Азот | N2 | 1,25 | 1,05 |
Аммиак | NH3 | 1,25 | 2,24 |
Аргон | Ar | 1,78 | 0,52 |
Ацетилен | C2H2 | 1,17 | 1,68 |
Ацетон | C3H6O | 2,58 | — |
Водород | H2 | 0,09 | 14,26 |
Водяной пар | H2O | 0,59 (при 100 °С) | 2,14 (при 100 °С) |
Воздух | — | 1,29 | 1 |
Гелий | He | 0,18 | 5,29 |
Кислород | O2 | 1,43 | 0,91 |
Неон | Ne | 0,90 | 1,03 |
Озон | O3 | 2,14 | — |
Пропан | C3H8 | 1,98 | 1,86 |
Сероводород | H2S | 1,54 | 1,02 |
Спирт этиловый | C2H6O | 2,05 | — |
Углекислый газ | CO2 | 1,98 | ≈1 |
Хлор | Cl2 | 3,16 | 0,52 |
Что такое теплоемкость
Рассмотрим теперь что такое теплоемкость. Количество теплоты, переданное телу с целью нагреть его на 1К — теплоемкость тела (системы). Обычно обозначается |C»:
Теплоемкость единицы массы тела:
удельная теплоемкость.
Теплоемкость единицы молярной массы тела:
молярная теплоемкость.
Мы видим, что теплоемкость определена через понятие — теплота. А нам известно, что количество тепла подведенного к системе зависит от процесса. Соответственно получается, что и теплоемкость зависит от процесса. Поэтому формулу определения теплоемкости (4) следует уточнить и записать в виде:
теплоёмкости (газа) в постоянном объеме и при постоянном давлении.
Найдем связь между внутренней энергией идеального газа и его теплоемкостью. Для этого запишем первое начало термодинамики:
Разделим обе части выражения (9) на dT, получим:
Очевидно, что в уравнении (10) в левой части стоит теплоемкость для изохорного процесса, а в левую часть подставим выражение для dU, полученное из уравнения (2):
В таком случае молярная теплоемкость при изохорном процессе будет иметь вид:
\
Из выражения (12) видно, что молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме зависит только от числа степеней свободы молекулы газа и является величиной постоянной.
Рассмотрим изобарный процесс (p=const). Используем снова первое начало термодинамики, запишем его разделив правую и левую части на dT и отметим, что имеем дело с изобарным процессом:
\
В правой части уравнения (13) мы получили теплоемкость газа при изохорном процессе. Для того, чтобы преобразовать второе слагаемое в правой части, используем уравнение Менделеева — Клайперона:
\
Если мы имеем дела с изобарным процессом, продифференцируем (14), получим:
\
Подставим (15) в (13), получим:
\
В таком случае молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении получит выражение:
\
Соотношение (17) между теплоемкостями идеального газа также называют соотношением Майера. Из уравнения (17) видно, что теплоемкость изобарного процесса больше, чем теплоемкость изохорного. Это и понятно. При изохорном процессе теплота идет только на изменение внутренней энергии газа, а при изобарном процессе теплота идет еще и на совершение газом работы.
Пример 1
Задание: Получите уравнение, связывающее показатель адиабаты ($\gamma$), используемый в одноименном процессе, с молярными теплоемкостями $c_{\mu V}\ $и $c_{\mu p}$.
Решение:
Итак, рассмотри адиабатный процесс. Он характеризуется тем, что все процессы в системе происходят без подвода к ней тепла. То есть $\delta Q=0.$ Соответственно, первое начало термодинамики имеет вид:
\
где $dU=c_{мV}\nu dT$.
Из уравнения Менделеева — Клайперона выразим давление:
\
подставим $\left(1.2\right)\ $в (1.1) и проведем разделение переменных:
\
Интегрируем (1.3), получим:
\
Потенцируем выражение (1.4), имеем:
\
Уравнение адиабатного процесса в параметрах Т(V) имеет вид:
\
Следовательно, $\gamma$=$\frac{c_{\mu p}}{c_{\mu V}}$, где $\gamma$ — показатель адиабаты.
Ответ: $\gamma$=$\frac{c_{\mu p}}{c_{\mu V}}$.
Пример 2
Задание: Заданы два графика описывающие процессы, проведенные в идеальном газе, которые переводят его из состояния А в состояние В и С (рис.1). В каком случае (АВ или АС) приращение внутренней энергии больше?
Рис. 1
Решение: Так как внутренняя энергия — функция состояния, то ее изменение не зависит от хода процесса, рассмотрим только конечные состояния. Для процесса АВ запишем:
\
Из уравнения Менделеева — Клайперона:
\
Для процесса АС запишем по аналогии:
\
Из рисунка 1 видно, что $V_B=V_С,\ а\ p_B>p_С$, следовательно, $\triangle U_{AB}>\triangle U_{AС}.$
Ответ: $\triangle U_{AB}>\triangle U_{AС}$.
Таблица удельной теплоемкости пищевых продуктов
В таблице приведены значения средней удельной теплоемкости пищевых продуктов (овощей, фруктов, мяса, рыбы, хлеба, вина и т. д.) в диапазоне температуры 5…20°С и нормальном атмосферном давлении.
Продукты | C, Дж/(кг·К) |
---|---|
Абрикосы | 3770 |
Ананасы | 3684 |
Апельсины | 3730 |
Арбуз | 3940 |
Баклажаны | 3935 |
Брюква | 3810 |
Ветчина | 2140 |
Вино крепленое | 3690 |
Вино сухое | 3750 |
Виноград | 3550 |
Вишня | 3650 |
Говядина и баранина жирная | 2930 |
Говядина и баранина маложирная | 3520 |
Горох | 3684 |
Грибы свежие | 3894 |
Груши | 3680 |
Дрожжи прессованные | 1550…3516 |
Дыни | 3850 |
Ежевика | 3642 |
Земляника | 3684 |
Зерно пшеничное | 1465…1549 |
Кабачки | 3900 |
Капуста | 3940 |
Картофель | 3430 |
Клубника | 3810 |
Колбасы | 1930…2810 |
Крыжовник | 3890 |
Лимоны | 3726 |
Лук | 2638 |
Макароны не приготовленные | 1662 |
Малина | 3480 |
Мандарины | 3770 |
Маргарин сливочный | 2140…3182 |
Масло анисовое | 1846 |
Масло мятное | 2080 |
Масло сливочное | 2890…3100 |
Масло сливочное топленое | 2180 |
Мед | 2300…2428 |
Молоко сухое | 1715…2090 |
Морковь | 3140 |
Мороженое (при -10С) | 2175 |
Мука | 1720 |
Огурцы | 4060 |
Пастила | 2090 |
Патока | 2512…2700 |
Перец сладкий | 3935 |
Печенье | 2170 |
Помидоры | 3980 |
Пряники | 1800…1930 |
Редис | 3970 |
Рыба жирная | 2930 |
Рыба нежирная | 3520 |
Салат зеленый | 4061 |
Сало топленое | 2510 |
Сахар кусковой | 1340 |
Сахарный песок | 720 |
Свекла | 3340 |
Свинина жирная | 260 |
Свинина нежирная | 3010 |
Слива | 3750 |
Сметана | 3010 |
Смородина черная | 3740 |
Сода | 2256 |
Соль поваренная (2% влажности) | 920 |
Спаржа | 3935 |
Сыр жирный | 2430 |
Творог | 3180 |
Телятина жирная | 3180 |
Телятина нежирная | 3520 |
Тесто заварное | 2910 |
Тыква | 3977 |
Хлеб (корка) | 1680 |
Хлеб (мякиш) | 2800 |
Черешня | 3770 |
Чернослив | 3181 |
Чеснок | 3140 |
Шоколад | 2340…2970 |
Шпинат | 3977 |
Яблоки | 3760 |
Яйцо куриное | 3180 |
Кроме таблиц удельной теплоемкости, вы также можете ознакомиться с подробнейшей таблицей плотности веществ и материалов, которая содержит данные по величине плотности более 500 веществ (металлов, пластика, резины, продуктов, стекла и др.).
- Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: «Энергия», 1975.
- Тепловые свойства металлов и сплавов. Справочник. Лариков Л. Н., Юрченко Ю. Ф. — Киев: Наукова думка, 1985. — 439 с.
- Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др. Под ред. И. С. Григорьева — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
- Еремкин А. И., Королева Т. И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. — М.: Издательство ACB, 2000 — 368 с.
- Кириллов П. Л., Богословская Г. П. Тепломассобмен в ядерных энергетических установках: Учебник для вузов.
- Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М.: «Энергия», 1977. — 344 с. с ил.
- Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
- Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
- Добрынин В. М., Вендельштейн Б. Ю., Кожевников Д. А. Петрофизика: Учеб. для вузов. 2-ое изд. перераб. и доп. под редакцией доктора физико-математических наук Д. А. Кожевникова — М.: ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. — 368 с., ил.
- В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2005. — 536 с.
- Енохович А. С. Справочник по физике. М.: «Просвещение», 1978. — 415 с. с ил.
- Строительная теплотехника СНиП II-3-79. Минстрой России — Москва 1995.
- Мустафаев Р. А. Теплофизические свойства углеводородов при высоких параметрах состояния. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 312 с.
- Новиченок Н. Л., Шульман З. П. Теплофизические свойства полимеров. Минск, «Наука и техника» 1971. — 120 с.
- Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М., 1992. — 184 с.
Теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме
При сообщении телу некоторого количества теплоты изменяется его температура (за исключением агрегатных превращений и вообще изотермических процессов). Характеристиками такого изменения являются различные теплоемкости: теплоемкость тела CT, удельная теплоемкость вещества c, молярная теплоемкость C.
Понятия теплоемкости тела и удельной теплоемкости рассмотрены тут.
Молярная теплоемкость C — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:
\(~C = \frac{Q}{\nu \Delta T} . \qquad (1)\)
Единицей молярной теплоемкости в СИ является джоуль на моль-Кельвин (Дж/моль·К).
Удельная теплоемкость связана с молярной соотношением
\(~C = cM. \)
В отличие от такой, например, характеристики вещества, как его молекулярная масса Mr удельная теплоемкость вещества не является неизменным параметром. Удельная теплоемкость может резко изменяться при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Так, вода в газообразном состоянии имеет удельную теплоемкость 2,2·103 Дж/кг·К а в жидком 4,19·103 Дж/кг·К .
Теплоемкость зависит и от условий, при которых происходит передача теплоты телу. Последнее особенно относится к газам. Например, при изотермическом расширении газа ему передается некоторое количество теплоты Q > 0, а ΔΤ = 0. Следовательно, удельная теплоемкость газа при изотермическом процессе
\(~c = \frac{Q}{m \Delta T} \to \infty .\)
При адиабатном сжатии (расширении) газ не получает теплоты и не передает ее окружающим телам (Q = 0), а температура газа изменяется (ΔΤ ≠ 0). Следовательно, удельная теплоемкость газа при адиабатном процессе
\(~c = \frac{Q}{m \Delta T} = 0 .\)
Наибольший интерес представляет теплоемкость для случаев, когда нагревание происходит при постоянном объеме или при постоянном давлении. В первом случае теплоемкость называется теплоемкостью при постоянном объеме или изохорной теплоемкостью (cV, CV), во втором — теплоемкостью при постоянном давлении или изобарной теплоемкостью (cp, Cp).
Если объем не изменяется (ΔV = 0), то работа, совершенная газом, так же равна нулю (А = 0). Согласно первому закону термодинамики
\(~Q = \Delta U\) и \(~C_{TV} = \frac{\Delta U}{\Delta T},\)
Откуда
\(~\Delta U = C_{TV} \cdot \Delta T = c_V m \Delta T . \qquad (2)\)
Следовательно, теплоемкость при постоянном объеме равна изменению внутренней энергии газа при изменении температуры на 1 К.
Если газ идеальный, то в формуле (2)
\(~\Delta U = \frac i2 \frac mM R \Delta T .\)
Тогда молярная теплоемкость при постоянном объеме \(~C_V = \frac{\Delta U_M}{\Delta T}\), где \(~\Delta U_M = \frac i2 R \Delta T\) — изменение внутренней энергии 1 моль газа. Из этих равенств теплоемкость газа при постоянном объеме — \(~C_{TV} = \frac i2 \frac mM R\); молярная теплоемкость газа при постоянном объеме — \(~C_V = \frac i2 R\).
Если газ нагревается при постоянном давлении, то согласно первому закону термодинамики
\(~Q = \Delta U + A,\)
где \(~A = p \Delta V = \frac mM R \Delta T\).
Тогда теплоемкость газа при постоянном давлении
\(~C_{Tp} = \frac{Q}{\Delta T} = \frac{\Delta U}{\Delta T} + \frac mM R = C_{TV} + \frac mM R = \frac{i + 2}{i} \frac mM R .\)
Молярная теплоемкость при постоянном давлении:
\(~C_p = C_V + R\) — уравнение Майера;
\(~C_p = \frac i2 R + R = \frac{i + 2}{i} R .\)
Таким образом, теплоемкость при постоянном давлении всегда больше теплоемкости при постоянном объеме. Их отношение равно
\(~\gamma = \frac{C_p}{C_V} = \frac{i + 2}{i} .\)
где γ — показатель адиабаты (коэффициент Пуассона).
Из-за малости величины коэффициента объемного расширения твердых и жидких тел работой, совершаемой ими при нагревании при постоянном давлении, можно пренебречь и считать, что теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении практически совпадают. Поэтому теплоемкость твердых и жидких тел при заданной температуре может считаться вполне определенной величиной.
Теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме
При сообщении телу некоторого количества теплоты изменяется его температура (за исключением агрегатных превращений и вообще изотермических процессов). Характеристиками такого изменения являются различные теплоемкости: теплоемкость тела CT, удельная теплоемкость вещества c, молярная теплоемкость C.
Понятия теплоемкости тела и удельной теплоемкости рассмотрены тут.
Молярная теплоемкость C — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:
\(~C = \frac{Q}{\nu \Delta T} . \qquad (1)\)
Единицей молярной теплоемкости в СИ является джоуль на моль-Кельвин (Дж/моль·К).
Удельная теплоемкость связана с молярной соотношением
\(~C = cM. \)
В отличие от такой, например, характеристики вещества, как его молекулярная масса Mr удельная теплоемкость вещества не является неизменным параметром. Удельная теплоемкость может резко изменяться при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Так, вода в газообразном состоянии имеет удельную теплоемкость 2,2·103 Дж/кг·К а в жидком 4,19·103 Дж/кг·К .
Теплоемкость зависит и от условий, при которых происходит передача теплоты телу. Последнее особенно относится к газам. Например, при изотермическом расширении газа ему передается некоторое количество теплоты Q > 0, а ΔΤ = 0. Следовательно, удельная теплоемкость газа при изотермическом процессе
\(~c = \frac{Q}{m \Delta T} \to \infty .\)
При адиабатном сжатии (расширении) газ не получает теплоты и не передает ее окружающим телам (Q = 0), а температура газа изменяется (ΔΤ ≠ 0). Следовательно, удельная теплоемкость газа при адиабатном процессе
\(~c = \frac{Q}{m \Delta T} = 0 .\)
Наибольший интерес представляет теплоемкость для случаев, когда нагревание происходит при постоянном объеме или при постоянном давлении. В первом случае теплоемкость называется теплоемкостью при постоянном объеме или изохорной теплоемкостью (cV, CV), во втором — теплоемкостью при постоянном давлении или изобарной теплоемкостью (cp, Cp).
Если объем не изменяется (ΔV = 0), то работа, совершенная газом, так же равна нулю (А = 0). Согласно первому закону термодинамики
\(~Q = \Delta U\) и \(~C_{TV} = \frac{\Delta U}{\Delta T},\)
Откуда
\(~\Delta U = C_{TV} \cdot \Delta T = c_V m \Delta T . \qquad (2)\)
Следовательно, теплоемкость при постоянном объеме равна изменению внутренней энергии газа при изменении температуры на 1 К.
Если газ идеальный, то в формуле (2)
\(~\Delta U = \frac i2 \frac mM R \Delta T .\)
Тогда молярная теплоемкость при постоянном объеме \(~C_V = \frac{\Delta U_M}{\Delta T}\), где \(~\Delta U_M = \frac i2 R \Delta T\) — изменение внутренней энергии 1 моль газа. Из этих равенств теплоемкость газа при постоянном объеме — \(~C_{TV} = \frac i2 \frac mM R\); молярная теплоемкость газа при постоянном объеме — \(~C_V = \frac i2 R\).
Если газ нагревается при постоянном давлении, то согласно первому закону термодинамики
\(~Q = \Delta U + A,\)
где \(~A = p \Delta V = \frac mM R \Delta T\).
Тогда теплоемкость газа при постоянном давлении
\(~C_{Tp} = \frac{Q}{\Delta T} = \frac{\Delta U}{\Delta T} + \frac mM R = C_{TV} + \frac mM R = \frac{i + 2}{i} \frac mM R .\)
Молярная теплоемкость при постоянном давлении:
\(~C_p = C_V + R\) — уравнение Майера;
\(~C_p = \frac i2 R + R = \frac{i + 2}{i} R .\)
Таким образом, теплоемкость при постоянном давлении всегда больше теплоемкости при постоянном объеме. Их отношение равно
\(~\gamma = \frac{C_p}{C_V} = \frac{i + 2}{i} .\)
где γ — показатель адиабаты (коэффициент Пуассона).
Из-за малости величины коэффициента объемного расширения твердых и жидких тел работой, совершаемой ими при нагревании при постоянном давлении, можно пренебречь и считать, что теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении практически совпадают. Поэтому теплоемкость твердых и жидких тел при заданной температуре может считаться вполне определенной величиной.
Таблица удельных теплоемкостей
Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.
Газы |
C, Дж/(кг·К) |
Азот N2 |
1051 |
Аммиак NH3 |
2244 |
Аргон Ar |
523 |
Ацетилен C2H2 |
1683 |
Водород H2 |
14270 |
Воздух |
1005 |
Гелий He |
5296 |
Кислород O2 |
913 |
Криптон Kr |
251 |
Ксенон Xe |
159 |
Метан CH4 |
2483 |
Неон Ne |
1038 |
Оксид азота N2O |
913 |
Оксид азота NO |
976 |
Оксид серы SO2 |
625 |
Оксид углерода CO |
1043 |
Пропан C3H8 |
1863 |
Сероводород H2S |
1026 |
Углекислый газ CO2 |
837 |
Хлор Cl |
520 |
Этан C2H6 |
1729 |
Этилен C2H4 |
1528 |
Металлы и сплавы |
C, Дж/(кг·К) |
Алюминий Al |
897 |
Бронза алюминиевая |
420 |
Бронза оловянистая |
380 |
Вольфрам W |
134 |
Дюралюминий |
880 |
Железо Fe |
452 |
Золото Au |
129 |
Константан |
410 |
Латунь |
378 |
Манганин |
420 |
Медь Cu |
383 |
Никель Ni |
443 |
Нихром |
460 |
Олово Sn |
228 |
Платина Pt |
133 |
Ртуть Hg |
139 |
Свинец Pb |
128 |
Серебро Ag |
235 |
Сталь стержневая арматурная |
482 |
Сталь углеродистая |
468 |
Сталь хромистая |
460 |
Титан Ti |
520 |
Уран U |
116 |
Цинк Zn |
385 |
Чугун белый |
540 |
Чугун серый |
470 |
Жидкости |
Cp, Дж/(кг·К) |
Азотная кислота (100%-ная) NH3 |
1720 |
Бензин |
2090 |
Вода |
4182 |
Вода морская |
3936 |
Водный раствор хлорида натрия (25%-ный) |
3300 |
Глицерин |
2430 |
Керосин |
2085…2220 |
Масло подсолнечное рафинированное |
1775 |
Молоко |
3906 |
Нефть |
2100 |
Парафин жидкий (при 50С) |
3000 |
Серная кислота (100%-ная) H2SO4 |
1380 |
Скипидар |
1800 |
Спирт метиловый (метанол) |
2470 |
Спирт этиловый (этанол) |
2470 |
Топливо дизельное (солярка) |
2010 |
Задача
Какое твердое вещество массой 2 кг можно нагреть на 10 ˚C, сообщив ему количество теплоты, равное 7560 Дж?
Решение:
Используем формулу для нахождения удельной теплоемкости вещества:
c= Q/m(tконечная — tначальная)
Подставим значения из условия задачи:
c= 7560/2*10 = 7560/20 = 378 Дж/кг*˚C
Смотрим в таблицу удельных теплоемкостей для металлов и находим нужное значение.
Металлы и сплавы |
C, Дж/(кг·К) |
Алюминий Al |
897 |
Бронза алюминиевая |
420 |
Бронза оловянистая |
380 |
Вольфрам W |
134 |
Дюралюминий |
880 |
Железо Fe |
452 |
Золото Au |
129 |
Константан |
410 |
Латунь |
378 |
Манганин |
420 |
Медь Cu |
383 |
Никель Ni |
443 |
Нихром |
460 |
Олово Sn |
228 |
Платина Pt |
133 |
Ртуть Hg |
139 |
Свинец Pb |
128 |
Серебро Ag |
235 |
Сталь стержневая арматурная |
482 |
Сталь углеродистая |
468 |
Сталь хромистая |
460 |
Титан Ti |
520 |
Уран U |
116 |
Цинк Zn |
385 |
Чугун белый |
540 |
Чугун серый |
470 |
Ответ: латунь
Внутренняя энергия системы
Во всех уравнениях U — это внутренняя энергия идеального газа. Внутренняя энергия системы важная функция состояния, ее изменение не зависит от способа перехода системы из состояния 1 в состояние 2.
Для газа, на который не действуют внешние силы, находящийся в состоянии макроскопического равновесия, внутренняя энергия представляет собой полную энергию системы. Внутренняя энергия включает в себя энергию теплового (хаотического) движения частиц и энергию их взаимодействия.
Внутренняя энергия газа является аддитивной, то есть полная внутренняя энергия системы есть сумма внутренних энергий ее макро частей. При невысоких температурах часто внутреннюю энергию идеального газа принимают равной суммарной кинетической энергии его молекул. Внутренняя энергия идеального газа зависит от термодинамической температуры T.