Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warto przeczytać

Ile ciepłaCiepłociepła 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  1 C , to odpowiedź również nie będzie jednoznaczna. Jeśli ogrzewamy 1 kg żelaza, zwiększając jego temperaturę o  1 C , zużyjemy 444 J energii. Aby zwiększyć temperaturę 1 kilograma ołowiu o  1 C , potrzeba tylko 160 J.

Jak widać, ilość ciepła potrzebna do ogrzania masy 1 kg o  1 C zależy od rodzaju substancji.

CiepłoCiepłoCiepło właściwe cw definiujemy jako ciepło potrzebne do ogrzania jednostkowej masy o jednostkę temperatury.

Obliczamy je, dzieląc ciepłoCiepłociepło Q pobrane przez podgrzewane ciało przez jego masę m i zmianę temperatury Δ T:

cw=Qm Δ T

Jednostką ciepła właściwego w układzie SI jest JkgK. Różne substancje mają różne wartości ciepła właściwego.

R1VvV5R4qTGXr
Rys. 1 Temperatura powietrza terenów położonych blisko dużych zbiorników wodnych podlega stosunkowo małym wahaniom. Wynika to z relatywnie dużej wartości ciepła właściwego wody

W układzie SI jednostką temperatury jest kelwin (K). Skala bezwzględna temperatur (skala KelvinaSkala Kelwina (skala bezwzględna)skala Kelvina) ma jedną właściwość wspólną ze skalą Celsjusza: przyrosty o jedną jednostkę są w obu skalach jednakowe. Zmiana temperatury Δ T w kelwinach jest więc równa zmianie temperatury Δ t w stopniach Celsjusza: Δ T= Δ t. Dlatego definicję ciepła właściwego można też zapisać wyrażając przyrost temperatury w skali Celsjusza:

cw=Qm Δ t

CiepłoCiepłoCiepło pobrane przez ciało o masie m podczas zwiększania temperatury o  Δ t wyraża się wzorem:

Q=mcw Δ t=mcw(t2-t1)

gdzie t2 to temperatura końcowa, a t1 temperatura początkowa.

Zauważ, że gdy temperatura końcowa t2 jest mniejsza niż początkowa t1, to ciepłoCiepłociepło jest ujemne. Oznacza to, że ciało oddało ciepłoCiepłociepło, na skutek czego temperatura się zmniejszyła.

Wartość ciepła właściwego wskazuje, jak trudno jest ogrzać dane ciało. Substancje o niskim cieple właściwym cw łatwo zmieniają swoją temperaturę, natomiast te o wysokim cw 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 444JkgK i jednego kilograma ołowiu o cieple właściwym 160JkgK.

Temperatura żelaza wzrośnie o  Δ T=Qmcw=4000J1kg444JkgK=9K,
a temperatura ołowiu o  Δ T=Qmcw=4000J1kg160JkgK=25K.

Jak widać, im większe ciepłoCiepłociepło 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 4190JkgK oraz dla tej samej ilości gliceryny o cieple właściwym 2386JkgK.

R2AsyXp5EqZvY
Rys. 2. Wykres zależności temperatury końcowej od pobranego ciepła dla 1 kg wody o cieple właściwym 4190JkgK oraz dla gliceryny o cieple właściwym 2386JkgK
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

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

Ciepło
Ciepło

(ang.: heat) energia przekazywana od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Jednostką ciepła u układzie SI jest J.

Skala Kelwina (skala bezwzględna)
Skala Kelwina (skala bezwzględna)

(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 ° C= 1 K. 0 K odpowiada temperaturze -273 ° C.

Moc
Moc

(ang.: power) praca wykonana w jednostce czasu P=Wt lub ciepło przekazane w jednostce czasu P=Qt.