Przeczytaj
Warto przeczytać
Ile ciepłaciepła potrzeba, aby zwiększyć temperaturę ciała? Oczywiście zależy to od tego, jak duży ma być przyrost temperatury, a także od masy ciała. Wiemy z codziennych doświadczeń, że ciała o wielkiej masie trudniej podgrzać niż te o małej masie. Równie oczywiste jest, że im większy przyrost temperatury, tym więcej potrzeba ciepła.
Jeśli zapytamy, ile ciepła potrzeba, aby 1 kg substancji ogrzać o , to odpowiedź również nie będzie jednoznaczna. Jeśli ogrzewamy 1 kg żelaza, zwiększając jego temperaturę o , zużyjemy 444 J energii. Aby zwiększyć temperaturę 1 kilograma ołowiu o , potrzeba tylko 160 J.
Jak widać, ilość ciepła potrzebna do ogrzania masy 1 kg o zależy od rodzaju substancji.
CiepłoCiepło właściwe definiujemy jako ciepło potrzebne do ogrzania jednostkowej masy o jednostkę temperatury.
Obliczamy je, dzieląc ciepłociepło pobrane przez podgrzewane ciało przez jego masę i zmianę temperatury :
Jednostką ciepła właściwego w układzie SI jest . Różne substancje mają różne wartości ciepła właściwego.
W układzie SI jednostką temperatury jest kelwin (K). Skala bezwzględna temperatur (skala Kelvinaskala Kelvina) ma jedną właściwość wspólną ze skalą Celsjusza: przyrosty o jedną jednostkę są w obu skalach jednakowe. Zmiana temperatury w kelwinach jest więc równa zmianie temperatury w stopniach Celsjusza: . Dlatego definicję ciepła właściwego można też zapisać wyrażając przyrost temperatury w skali Celsjusza:
CiepłoCiepło pobrane przez ciało o masie podczas zwiększania temperatury o wyraża się wzorem:
gdzie to temperatura końcowa, a temperatura początkowa.
Zauważ, że gdy temperatura końcowa jest mniejsza niż początkowa , to ciepłociepło jest ujemne. Oznacza to, że ciało oddało ciepłociepło, na skutek czego temperatura się zmniejszyła.
Wartość ciepła właściwego wskazuje, jak trudno jest ogrzać dane ciało. Substancje o niskim cieple właściwym łatwo zmieniają swoją temperaturę, natomiast te o wysokim wymagają dla osiągnięcia identycznego efektu włożenia znacznie większej ilości ciepła.
Sprawdźmy, jaki będzie skutek przekazania ciepła równego 4000 J do jednego kilograma żelaza o cieple właściwym i jednego kilograma ołowiu o cieple właściwym .
Temperatura żelaza wzrośnie o ,
a temperatura ołowiu o .
Jak widać, im większe ciepłociepło właściwe substancji, tym mniejszy przyrost temperatury na skutek pobrania przez ciało określonego ciepła. Ilustrację tej zależności przedstawiono na Rys. 2., w postaci wykresu zależności temperatury końcowej od pobranego ciepła dla 1 kg wody o cieple właściwym oraz dla tej samej ilości gliceryny o cieple właściwym .
Duża wartość ciepła właściwego wody powoduje, że woda wolno się ogrzewa i wolno stygnie. Fakt ten ma wielkie znaczenie dla stabilności klimatu terenów położonych w pobliżu dużych zbiorników wodnych. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w e‑materiałach: „Szczególne własności wody”, „Jakie konsekwencje dla życia na Ziemi ma woda”.
Słowniczek
(ang.: heat) energia przekazywana od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Jednostką ciepła u układzie SI jest J.
(ang.: Kelvin temperature scale) jest skalą temperatur, w której zero oznacza najniższą teoretycznie możliwą temperaturę, jaką może mieć ciało. 1 stopień Celsjusza równy jest 1 K: = 1 K. 0 K odpowiada temperaturze .
(ang.: power) praca wykonana w jednostce czasu lub ciepło przekazane w jednostce czasu .