Ciepło właściwe — Q = mcΔT
Co zrobimy: Będziemy ogrzewać różne substancje tą samą porcją ciepła i sprawdzać, o ile wzrośnie ich temperatura — oraz mieszać ciała, licząc temperaturę końcową.
Co widzisz na ekranie: Naczynia z substancjami, grzałkę i termometry oraz suwaki masy, ciepła właściwego i dostarczonego ciepła; słupki pokazują Q, m, c i przyrost temperatury. Odczyty: substancja, ciepło właściwe, masa, dostarczone ciepło, przyrost temperatury i (w trybie bilansu) temperatura końcowa.
Dam Ci docelowy przyrost temperatury — dobierz substancję, masę i ciepło (tryb Ogrzewanie), by go uzyskać. Q = m·c·ΔT.
Co się właśnie stało?
Ta sama porcja ciepła mocniej ogrzała olej niż wodę — bo olej ma mniejsze ciepło właściwe. Wodę trudniej rozgrzać.
Czym jest ciepło właściwe?
To ilość energii potrzebna do ogrzania 1 kilograma substancji o 1 kelwin (lub 1°C). Jednostka: J/(kg·K). Każda substancja ma swoją wartość — woda dużą (4200), metale małą (np. żelazo ~450).
Wzór:
Q — dostarczone ciepło, m — masa, c — ciepło właściwe, ΔT — przyrost temperatury. Przekształcając:
Dlaczego woda grzeje się wolno?
Bo ma bardzo duże ciepło właściwe — potrzebuje dużo energii na ogrzanie i dużo oddaje przy stygnięciu. Dlatego morza łagodzą klimat, a woda świetnie chłodzi silniki.
Bilans cieplny:
gdy zetkniesz ciała o różnej temperaturze, ciepło oddane przez cieplejsze = ciepłu pobranemu przez chłodniejsze — aż wyrównają temperaturę.
Po co Ci to na maturze:
obliczenia z Q = mcΔT i bilans cieplny (mieszanie ciał, wyznaczanie temperatury końcowej lub ciepła właściwego) to klasyka kalorymetrii. Chwyt: pilnuj jednostek i tego, co jest szukane.
Zapamiętaj: Q = mcΔT; im mniejsze ciepło właściwe, tym szybciej substancja się nagrzewa. Woda ma duże c, dlatego grzeje się i stygnie powoli.
Teoria i wzory
Ciepło potrzebne do ogrzania
Ilość ciepła potrzebna do zmiany temperatury ciała:
Ciepło właściwe
to ilość energii potrzebna do ogrzania substancji o (w ). Woda ma bardzo duże ciepło właściwe, dlatego nagrzewa się i stygnie wolniej niż metal.
Bilans cieplny
Przy mieszaniu ciał ciepło oddane przez cieplejsze równa się ciepłu pobranemu przez zimniejsze: Stąd oblicza się wspólną temperaturę końcową.
Oznaczenia: — ciepło, — masa, — ciepło właściwe, — przyrost temperatury.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Co to jest ciepło właściwe?
Ilość energii potrzebna do ogrzania 1 kg substancji o 1 K, wyrażana w J/(kg·K).
›Jak obliczyć ciepło potrzebne do ogrzania ciała?
Ze wzoru Q = m·c·ΔT (masa × ciepło właściwe × przyrost temperatury).
›Dlaczego woda nagrzewa się i stygnie wolniej niż metal?
Bo ma znacznie większe ciepło właściwe — potrzebuje więcej energii na zmianę temperatury.