Претпоставимо да сте сипали фиксну количину воде у две различите чаше. Једна менза је висока и уска, а друга менза је висока и широка. Ако је количина воде која се сипа у сваку чашу иста, очекивали бисте да је ниво воде у уској мензи већи.
Ширина ових кашика је аналогна концепту специфичног топлотног капацитета. У овој аналогији, вода која се улива у канте може се сматрати топлотном енергијом која се додаје у два различита материјала. Пораст нивоа на кантама је аналоган резултујућем порасту температуре.
Шта је специфични топлотни капацитет?
Специфични топлотни капацитет материјала је количина топлотне енергије потребна за подизање јединичне масе тог материјала за 1 Келвин (или степен Целзијуса). СИ јединице специфичног топлотног капацитета су Ј / кгК (џула по килограму × Келвина).
Специфична топлота варира у зависности од физичких својстава материјала. Као таква, то је вредност коју обично тражите у табели. ТоплотаКдодато материјалу масемса специфичним топлотним капацитетомцрезултира променом температуреΔТодређен следећим односом:
К = мц \ Делта Т.
Специфична врућина воде
Специфични топлотни капацитет гранита је 790 Ј / кгК, олова 128 Ј / кгК, стакла 840 Ј / кгК, бакра 386 Ј / кгК и воде 4.186 Ј / кгК. Обратите пажњу на то колико је већи специфични топлотни капацитет воде у поређењу са осталим супстанцама са списка. Испоставило се да вода има један од највећих специфичних топлотних капацитета било које супстанце.
Супстанце са већим специфичним топлотним капацитетима могу имати много стабилније температуре. Односно, њихове температуре неће толико флуктуирати када додате или уклоните топлотну енергију. (Размислите о аналогији са мензом на почетку овог чланка. Ако додате и одузмете исту количину течности у широку и уску чашу, ниво ће се променити много мање у широкој чаши.)
Због тога приморски градови имају много умеренију климу него градови у унутрашњости. Близу тако велике водене површине стабилишу њихове температуре.
Велики специфични топлотни капацитет воде је и разлог зашто, када извадите пицу из рерне, сос ће вас опећи чак и након што се кора охлади. Сос који садржи воду мора да даје много више топлотне енергије пре него што падне температура у поређењу са кором.
Пример специфичног топлотног капацитета
Претпоставимо да се 10 кг Ј топлотне енергије дода на 1 кг песка (цс = 840 Ј / кгК) у почетку на 20 степени Целзијуса, док се исто толико топлотне енергије додаје смеши од 0,5 кг песка и 0,5 кг воде, такође у почетку на 20 Ц. Како се коначна температура песка упоређује са коначном температуром смеше песак / вода?
Решење:Прво решите формулу топлоте заΔТда добију:
\ Делта Т = \ фрац {К} {мц}
Тада за песак добијате следећу промену температуре:
\ Делта Т = \ фрац {10 000} {1 \ пута 840} = 11,9 \ тект {степени}
Што даје коначну температуру од 31,9 Ц.
За мешавину песка и воде мало је сложеније. Не можете само једнако поделити топлотну енергију између воде и песка. Мешају се заједно, па морају проћи исту температурну промену.
Иако знате укупну топлотну енергију, не знате колико сваки од њих добије у почетку. ДозволитиКсбити количина енергије из топлоте коју песак добија иКвбити количина енергије коју вода добија. Сада искористите чињеницу даК = Кс + Квда бисте добили следеће:
К = К_с + К_в = м_сц_с \ Делта Т + м_вц_в \ Делта Т = (м_сц_с + м_вц_в) \ Делта Т
Сада је то једноставно решитиΔТ:
\ Делта Т = \ фрац {К} {м_сц_с + м_вц_в}
Прикључивање бројева тада даје:
\ Делта Т = \ фрац {10 000} {0,5 \ пута 840 + 0,5 \ пута 4.186} = 4 \ тект {степени}
Смеша расте само за 4 Ц, за коначну температуру од 24 Ц, знатно нижу од чистог песка!