Wanneer de arbeid gelijk is aan de hoeveelheid warmte. Berekening van de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam te verwarmen of die vrijkomt tijdens het afkoelen

Zoals bekend treedt tijdens verschillende mechanische processen een verandering in mechanische energie op W meh. Een maatstaf voor de verandering in mechanische energie is het werk van krachten die op het systeem worden uitgeoefend:

\(~\Delta W_(meh) = A.\)

Tijdens de warmte-uitwisseling vindt er een verandering plaats in de interne energie van het lichaam. Een maatstaf voor de verandering in interne energie tijdens warmteoverdracht is de hoeveelheid warmte.

Hoeveelheid warmte is een maatstaf voor de verandering in interne energie die een lichaam ontvangt (of opgeeft) tijdens het proces van warmte-uitwisseling.

Zowel de arbeid als de hoeveelheid warmte karakteriseren dus de verandering in energie, maar zijn niet identiek aan energie. Ze karakteriseren niet de toestand van het systeem zelf, maar bepalen het proces van energietransitie van het ene type naar het andere (van het ene lichaam naar het andere) wanneer de toestand verandert, en zijn in belangrijke mate afhankelijk van de aard van het proces.

Het belangrijkste verschil tussen arbeid en de hoeveelheid warmte is dat arbeid het proces kenmerkt van het veranderen van de interne energie van een systeem, vergezeld van de transformatie van energie van het ene type naar het andere (van mechanisch naar intern). De hoeveelheid warmte karakteriseert het proces van overdracht van interne energie van het ene lichaam naar het andere (van meer verwarmd naar minder verwarmd), dat niet gepaard gaat met energietransformaties.

De ervaring leert dat de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaamsmassa te verwarmen M op temperatuur T 1 op temperatuur T 2, berekend met de formule

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)

Waar C- soortelijke warmtecapaciteit van de stof;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

De SI-eenheid van soortelijke warmtecapaciteit is joule per kilogram Kelvin (J/(kg K)).

Specifieke hitte C is numeriek gelijk aan de hoeveelheid warmte die moet worden afgegeven aan een lichaam van 1 kg om het met 1 K te verwarmen.

Warmte capaciteit lichaam C T is numeriek gelijk aan de hoeveelheid warmte die nodig is om de lichaamstemperatuur met 1 K te veranderen:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

De SI-eenheid van warmtecapaciteit van een lichaam is joule per Kelvin (J/K).

Om een ​​vloeistof bij een constante temperatuur in stoom om te zetten, is er een bepaalde hoeveelheid warmte nodig

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

Waar L- soortelijke verdampingswarmte. Wanneer stoom condenseert, komt dezelfde hoeveelheid warmte vrij.

Om een ​​kristallijn lichaam te laten smelten M op het smeltpunt moet het lichaam de hoeveelheid warmte doorgeven

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

Waar λ - soortelijke smeltwarmte. Wanneer een lichaam kristalliseert, komt dezelfde hoeveelheid warmte vrij.

De hoeveelheid warmte die vrijkomt bij volledige verbranding van een massa brandstof M,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

Waar Q- soortelijke verbrandingswarmte.

De SI-eenheid van soortelijke warmte van verdamping, smelten en verbranding is joule per kilogram (J/kg).

Literatuur

Aksenovich L. A. Natuurkunde op de middelbare school: theorie. Taken. Toetsen: leerboek. tegemoetkoming voor instellingen die algemeen vormend onderwijs verzorgen. milieu, onderwijs / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 154-155.

Wat warmt sneller op op het fornuis: een waterkoker of een emmer water? Het antwoord ligt voor de hand: een theepot. Dan is de tweede vraag: waarom?

Het antwoord ligt niet minder voor de hand: omdat de watermassa in de ketel kleiner is. Geweldig. En nu kun je thuis zelf een echte fysieke ervaring doen. Hiervoor heb je twee identieke kleine steelpannen nodig, een gelijke hoeveelheid water en plantaardige olie, bijvoorbeeld een halve liter per stuk, en een fornuis. Zet pannen met olie en water op hetzelfde vuur. Kijk nu eens wat sneller zal opwarmen. Als u een thermometer voor vloeistoffen heeft, kunt u deze gebruiken; zo niet, dan kunt u eenvoudigweg van tijd tot tijd de temperatuur met uw vinger testen, maar pas op dat u zich niet verbrandt. Je zult in ieder geval al snel merken dat de olie veel sneller opwarmt dan water. En nog een vraag, die ook in de vorm van ervaring kan worden geïmplementeerd. Wat kookt sneller: warm water of koud? Alles is weer duidelijk: de warme komt als eerste over de finish. Waarom al deze vreemde vragen en experimenten? Om de fysieke grootheid te bepalen die “hoeveelheid warmte” wordt genoemd.

Hoeveelheid warmte

De hoeveelheid warmte is de energie die een lichaam verliest of wint tijdens de warmteoverdracht. Dit blijkt duidelijk uit de naam. Bij het afkoelen verliest het lichaam een ​​bepaalde hoeveelheid warmte, bij het verwarmen zal het absorberen. En de antwoorden op onze vragen lieten het ons zien Waar hangt de hoeveelheid warmte van af? Ten eerste: hoe groter de massa van een lichaam, hoe groter de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur met één graad te veranderen. Ten tweede hangt de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam te verwarmen af ​​van de substantie waaruit het bestaat, dat wil zeggen van het type substantie. En ten derde is het verschil in lichaamstemperatuur voor en na warmteoverdracht ook belangrijk voor onze berekeningen. Op basis van het bovenstaande kunnen we dat wel bepaal de hoeveelheid warmte met behulp van de formule:

waarbij Q de hoeveelheid warmte is,
m - lichaamsgewicht,
(t_2-t_1) - het verschil tussen de begin- en eindtemperatuur van het lichaam,
c is de soortelijke warmtecapaciteit van de stof, gevonden in de overeenkomstige tabellen.

Met deze formule kun je berekenen hoeveel warmte nodig is om een ​​lichaam te verwarmen of dat dit lichaam vrijgeeft bij afkoeling.

De hoeveelheid warmte wordt gemeten in joule (1 J), zoals elk type energie. Deze waarde werd echter nog niet zo lang geleden geïntroduceerd en mensen begonnen al veel eerder met het meten van de hoeveelheid warmte. En ze gebruikten een eenheid die in onze tijd veel wordt gebruikt: calorie (1 cal). 1 calorie is de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 gram water met 1 graad Celsius te verwarmen. Geleid door deze gegevens kunnen degenen die graag calorieën tellen in het voedsel dat ze eten, voor de lol berekenen hoeveel liter water kan worden gekookt met de energie die ze gedurende de dag met voedsel consumeren.

WARMTE UITWISSELING.

1. Warmte-uitwisseling.

Warmte-uitwisseling of warmteoverdracht is het proces waarbij de interne energie van het ene lichaam naar het andere wordt overgebracht zonder dat er arbeid wordt verricht.

Er zijn drie soorten warmteoverdracht.

1) Warmtegeleiding- Dit is de warmte-uitwisseling tussen lichamen tijdens hun directe contact.

2) Convectie- Dit is warmte-uitwisseling waarbij warmte wordt overgedragen door gas- of vloeistofstromen.

3) Straling– Dit is warmte-uitwisseling door middel van elektromagnetische straling.

2. Hoeveelheid warmte.

De hoeveelheid warmte is een maatstaf voor de verandering in de interne energie van een lichaam tijdens de warmte-uitwisseling. Aangegeven door de letter Q.

Eenheid voor het meten van de hoeveelheid warmte = 1 J.

De hoeveelheid warmte die een lichaam van een ander lichaam ontvangt als resultaat van warmte-uitwisseling, kan worden besteed aan het verhogen van de temperatuur (het verhogen van de kinetische energie van moleculen) of het veranderen van de aggregatietoestand (het verhogen van de potentiële energie).

3. Specifieke warmtecapaciteit van de stof.

De ervaring leert dat de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam met massa m van temperatuur T 1 naar temperatuur T 2 te verwarmen evenredig is met de massa van het lichaam m en het temperatuurverschil (T 2 - T 1), d.w.z.

Q = cm(T 2 - T 1 ) = sMΔ T,

Met wordt de soortelijke warmtecapaciteit van de substantie van het verwarmde lichaam genoemd.

De soortelijke warmtecapaciteit van een stof is gelijk aan de hoeveelheid warmte die aan 1 kg van de stof moet worden gegeven om deze met 1 K te verwarmen.

Meeteenheid van soortelijke warmtecapaciteit =.

De warmtecapaciteitswaarden voor verschillende stoffen zijn te vinden in fysieke tabellen.

Precies dezelfde hoeveelheid warmte Q komt vrij als het lichaam wordt gekoeld door ΔT.

4. Specifieke verdampingswarmte.

De ervaring leert dat de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​vloeistof in stoom om te zetten evenredig is met de massa van de vloeistof, d.w.z.

Q = Lm,

waar is de evenredigheidscoëfficiënt L wordt de soortelijke verdampingswarmte genoemd.

De soortelijke verdampingswarmte is gelijk aan de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 kg vloeistof op kookpunt om te zetten in stoom.

Een meeteenheid voor de soortelijke verdampingswarmte.

Tijdens het omgekeerde proces, stoomcondensatie, komt warmte vrij in dezelfde hoeveelheid die werd besteed aan stoomvorming.

5. Specifieke smeltwarmte.

De ervaring leert dat de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​vaste stof in een vloeistof om te zetten evenredig is met de massa van het lichaam, dat wil zeggen:

Q = λ M,

waarbij de evenredigheidscoëfficiënt λ de soortelijke smeltwarmte wordt genoemd.

De soortelijke smeltwarmte is gelijk aan de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​vast lichaam van 1 kg op het smeltpunt om te zetten in een vloeistof.

Een meeteenheid voor de soortelijke smeltwarmte.

Tijdens het omgekeerde proces, kristallisatie van de vloeistof, komt warmte vrij in dezelfde hoeveelheid die werd besteed aan het smelten.

6. Specifieke verbrandingswarmte.

De ervaring leert dat de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij volledige verbranding van brandstof evenredig is met de massa van de brandstof, d.w.z.

Q = QM,

Waarbij de evenredigheidscoëfficiënt q de soortelijke verbrandingswarmte wordt genoemd.

De soortelijke verbrandingswarmte is gelijk aan de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij volledige verbranding van 1 kg brandstof.

Meeteenheid van soortelijke verbrandingswarmte.

7. Warmtebalansvergelijking.

Bij warmte-uitwisseling zijn twee of meer lichamen betrokken. Sommige lichamen geven warmte af, terwijl andere het ontvangen. Warmte-uitwisseling vindt plaats totdat de temperaturen van de lichamen gelijk worden. Volgens de wet van behoud van energie is de hoeveelheid warmte die wordt afgegeven gelijk aan de hoeveelheid die wordt ontvangen. Op basis hiervan wordt de warmtebalansvergelijking geschreven.

Laten we eens kijken naar een voorbeeld.

Een lichaam met massa m 1, waarvan de warmtecapaciteit c 1 is, heeft een temperatuur T 1, en een lichaam met massa m 2, waarvan de warmtecapaciteit c 2 is, heeft een temperatuur T 2. Bovendien is T 1 groter dan T 2. Deze lichamen worden met elkaar in contact gebracht. De ervaring leert dat een koud lichaam (m 2) begint op te warmen en een warm lichaam (m 1) begint af te koelen. Dit suggereert dat een deel van de interne energie van het hete lichaam wordt overgedragen naar het koude lichaam en dat de temperaturen gelijk worden gemaakt. Laten we de uiteindelijke algehele temperatuur aangeven met θ.

De hoeveelheid warmte die wordt overgedragen van een warm lichaam naar een koud lichaam

Q overgedragen. = C 1 M 1 (T 1 – θ )

De hoeveelheid warmte die een koud lichaam ontvangt van een warm lichaam

Q ontvangen. = C 2 M 2 (θ – T 2 )

Volgens de wet van behoud van energie Q overgedragen. = Q ontvangen., d.w.z.

C 1 M 1 (T 1 – θ )= C 2 M 2 (θ – T 2 )

Laten we de haakjes openen en de waarde van de totale steady-state temperatuur θ uitdrukken.

In dit geval verkrijgen we de temperatuurwaarde θ in Kelvin.

Omdat Q echter wordt doorgegeven in de uitdrukkingen. en Q wordt ontvangen. is het verschil tussen twee temperaturen, en dit is zowel in Kelvin als in graden Celsius hetzelfde, dan kan de berekening in graden Celsius worden uitgevoerd. Dan

In dit geval verkrijgen we de temperatuurwaarde θ in graden Celsius.

De egalisatie van temperaturen als gevolg van thermische geleidbaarheid kan op basis van de moleculaire kinetische theorie worden verklaard als de uitwisseling van kinetische energie tussen moleculen bij botsing in het proces van thermische chaotische beweging.

Dit voorbeeld kan worden geïllustreerd met een grafiek.

Hallo! Het lijkt een simpele vraag: wat is warmte en de hoeveelheid warmte. Maar zelfs een specialist die al meer dan een jaar in de thermische energiesector werkt, kan erdoor verbijsterd raken. Laten we het uitzoeken.

Wanneer lichamen met ongelijke temperaturen op elkaar inwerken, kan energie worden overgedragen van een lichaam met een hogere temperatuur naar een lichaam met een lagere temperatuur door direct contact en straling. Deze vorm van energieoverdracht wordt warmte genoemd, en de hoeveelheid overgedragen energie wordt de hoeveelheid warmte genoemd.

De hoeveelheid warmte die een lichaam ontvangt of afgeeft, hangt in belangrijke mate af van de aard van het proces, dat wil zeggen: het is een functie van het proces. Het is gebruikelijk om de hoeveelheid warmte die aan het lichaam wordt toegevoerd als positief te beschouwen, en de hoeveelheid warmte die wordt afgevoerd als negatief.

Als aan de arbeidsvloeistof een hoeveelheid warmte Q wordt toegevoerd, die volledig wordt omgezet in arbeid L, dan komt de arbeid strikt overeen (equivalent) met de hoeveelheid warmte. In overeenstemming met dit principe van gelijkwaardigheid van warmte en arbeid, gebaseerd op de wet van behoud van energie, kunnen we schrijven: Q = L. Hier wordt aangenomen dat Q en L in dezelfde eenheden worden gemeten (in het SI-systeem in J ). Als Q en L in verschillende eenheden worden gemeten, kan het principe van gelijkwaardigheid van warmte en arbeid worden geschreven als:

Q = AL

Coëfficiënt A wordt in deze vergelijking het thermische equivalent van arbeid genoemd. Bij alle processen van warmteoverdracht naar arbeid heeft coëfficiënt A dezelfde constante waarde. In een niet-systemisch systeem van eenheden wordt Q gewoonlijk gemeten in kcal, L - in kgf*cm, en vervolgens, volgens talrijke experimenten,

A = 1/427 kcal(kgf*m).

Dit betekent dat om 1 kgf*m arbeid te verkrijgen, 1/427 kcal nodig is voor de volledige omzetting van warmte in arbeid. Om 1 kcal te verkrijgen is het daarentegen nodig om 427 kgf*m arbeid in warmte om te zetten.

Laten we bijvoorbeeld de hoeveelheid warmte bepalen die overeenkomt met de waarde die in de technologie wordt gebruikt: 1 kW*h; 1 kW is een eenheid van vermogen gelijk aan 1 kJ/s = 102 kgf*m/s. 1 kW*h (1 kW voor een uur) er is werk:

L = 1*3600 = 3600 kJ;

L = 102*3600 = 367200 kgf*m.

Hoeveelheid warmte gelijk aan 1 kWh:

Q = L = 3600 kJ;

Q = AL = 1/427 * 367200 = 860 kcal.

Dus 1 kW*h = 3600 kJ = 367200 kgf*m = 860 kcal.

De hoeveelheid warmte die wordt besteed aan het verwarmen van het lichaam of die vrijkomt tijdens het afkoelen, kunt u vinden in de formule:

Q = c*m * ΔT;

waarbij Q de hoeveelheid warmte is, c de specifieke warmtecapaciteit is van de stof waaruit het lichaam bestaat, m de massa van het lichaam is, ΔT het temperatuurverschil is.

De energie die een lichaam ontvangt of verliest tijdens het proces van warmte-uitwisseling met de omgeving wordt dus de hoeveelheid warmte genoemd, en de vorm van energieoverdracht wordt warmte genoemd. De hoeveelheid warmte is een van de belangrijkste thermodynamische grootheden in de technische thermodynamica.

De interne energie van een lichaam kan veranderen als gevolg van het werk van externe krachten. Om de verandering in interne energie tijdens warmteoverdracht te karakteriseren, wordt een hoeveelheid geïntroduceerd die de hoeveelheid warmte wordt genoemd en die Q wordt genoemd.

In het internationale systeem is de eenheid van warmte, evenals arbeid en energie, de joule: = = = 1 J.

In de praktijk wordt soms een niet-systemische eenheid voor de hoeveelheid warmte gebruikt: de calorie. 1 cal. = 4,2 J.

Opgemerkt moet worden dat de term ‘hoeveelheid warmte’ ongelukkig is. Het werd geïntroduceerd in een tijd waarin men geloofde dat lichamen een gewichtloze, ongrijpbare vloeistof bevatten: calorieën. Het proces van warmte-uitwisseling bestaat vermoedelijk uit het feit dat calorieën, die van het ene lichaam naar het andere stromen, een bepaalde hoeveelheid warmte met zich meedragen. Nu we de basisprincipes van de moleculair-kinetische theorie van de structuur van materie kennen, begrijpen we dat er geen calorieën in lichamen zitten, het mechanisme voor het veranderen van de interne energie van een lichaam is anders. De kracht van traditie is echter groot en we blijven een term gebruiken die is geïntroduceerd op basis van onjuiste ideeën over de aard van warmte. Tegelijkertijd moet je, als je de aard van warmteoverdracht begrijpt, de misvattingen erover niet volledig negeren. Integendeel, door een analogie te trekken tussen de stroom van warmte en de stroom van een hypothetische vloeistof van calorieën, de hoeveelheid warmte en de hoeveelheid calorieën, is het bij het oplossen van bepaalde klassen van problemen mogelijk om de lopende processen te visualiseren en correct te analyseren. los De problemen op. Uiteindelijk werden de juiste vergelijkingen die warmteoverdrachtsprocessen beschrijven ooit verkregen op basis van onjuiste ideeën over calorieën als warmtedrager.

Laten we de processen die kunnen optreden als gevolg van warmte-uitwisseling in meer detail bekijken.

Giet wat water in het reageerbuisje en sluit het af met een stop. We hangen de reageerbuis aan een staaf die in een standaard is bevestigd en plaatsen er een open vlam onder. De reageerbuis ontvangt een bepaalde hoeveelheid warmte van de vlam en de temperatuur van de vloeistof daarin stijgt. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de interne energie van de vloeistof toe. Er vindt een intensief verdampingsproces plaats. Uitzettende vloeistofdampen verrichten mechanisch werk om de stop uit de reageerbuis te duwen.

Laten we nog een experiment uitvoeren met een model van een kanon gemaakt van een stuk koperen buis, dat op een karretje is gemonteerd. Aan één zijde is de buis goed afgesloten met een eboniet plug waar een pin doorheen is gestoken. Aan de pin en buis worden draden gesoldeerd, die eindigen in klemmen waaraan spanning van het verlichtingsnetwerk kan worden geleverd. Het kanonmodel is dus een soort elektrische boiler.

Giet wat water in de kanonloop en sluit de buis af met een rubberen stop. Laten we het pistool op een stroombron aansluiten. Elektrische stroom die door water loopt, verwarmt het. Het water kookt, wat leidt tot intense stoomvorming. De druk van de waterdamp neemt toe en uiteindelijk doen ze het werk door de plug uit de geweerloop te duwen.

Het pistool rolt door terugslag weg in de richting tegengesteld aan het uitwerpen van de plug.

Beide ervaringen worden verenigd door de volgende omstandigheden. Tijdens het op verschillende manieren verwarmen van de vloeistof nam de temperatuur van de vloeistof en daarmee de interne energie toe. Om de vloeistof intensief te laten koken en verdampen, was het noodzakelijk om deze te blijven verwarmen.

Vloeistofdampen voerden vanwege hun interne energie mechanisch werk uit.

We onderzoeken de afhankelijkheid van de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam te verwarmen van de massa, temperatuurveranderingen en het type stof. Om deze afhankelijkheden te bestuderen zullen we water en olie gebruiken. (Om de temperatuur in het experiment te meten, wordt een elektrische thermometer gebruikt, gemaakt van een thermokoppel verbonden met een spiegelgalvanometer. Eén thermokoppelverbinding wordt in een vat met koud water neergelaten om de constante temperatuur te garanderen. De andere thermokoppelverbinding meet de temperatuur van de vloeistof in studie).

De ervaring bestaat uit drie series. In de eerste serie wordt voor een constante massa van een specifieke vloeistof (in ons geval water) de afhankelijkheid van de hoeveelheid warmte die nodig is om deze te verwarmen van temperatuurveranderingen bestudeerd. We zullen de hoeveelheid warmte die de vloeistof van de verwarmer (elektrische kachel) ontvangt, beoordelen aan de hand van de verwarmingstijd, ervan uitgaande dat er een direct proportioneel verband tussen beide bestaat. Om het resultaat van het experiment met deze veronderstelling te laten overeenkomen, is het noodzakelijk om een ​​stationaire warmtestroom van de elektrische kachel naar het verwarmde lichaam te garanderen. Om dit te doen, werd de elektrische kachel van tevoren ingeschakeld, zodat aan het begin van het experiment de temperatuur van het oppervlak niet meer zou veranderen. Om de vloeistof tijdens het experiment gelijkmatiger te verwarmen, roeren we deze met behulp van het thermokoppel zelf. We registreren de thermometerwaarden met regelmatige tussenpozen totdat de lichtvlek de rand van de schaal bereikt.

Laten we concluderen: er bestaat een direct proportioneel verband tussen de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam te verwarmen en de verandering in de temperatuur ervan.

In de tweede reeks experimenten zullen we de hoeveelheden warmte vergelijken die nodig zijn om identieke vloeistoffen met verschillende massa's te verwarmen wanneer hun temperatuur met dezelfde hoeveelheid verandert.

Voor het gemak van het vergelijken van de verkregen waarden wordt aangenomen dat de watermassa voor het tweede experiment twee keer minder is dan in het eerste experiment.

We zullen opnieuw met regelmatige tussenpozen de thermometerwaarden registreren.

Als we de resultaten van de eerste en tweede experimenten vergelijken, kunnen de volgende conclusies worden getrokken.

In de derde reeks experimenten zullen we de hoeveelheden warmte vergelijken die nodig zijn om gelijke massa's van verschillende vloeistoffen te verwarmen wanneer hun temperatuur met dezelfde hoeveelheid verandert.

We zullen olie verwarmen op een elektrisch fornuis, waarvan de massa gelijk is aan de massa water in het eerste experiment. Wij registreren regelmatig de thermometerwaarden.

Het resultaat van het experiment bevestigt de conclusie dat de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam te verwarmen recht evenredig is met de verandering in de temperatuur en geeft bovendien de afhankelijkheid van deze hoeveelheid warmte aan van het type stof.

Omdat bij het experiment gebruik werd gemaakt van olie waarvan de dichtheid kleiner is dan die van water, en het verwarmen van de olie tot een bepaalde temperatuur minder warmte vergde dan het verwarmen van water, kan worden aangenomen dat de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​lichaam te verwarmen afhangt van de mate waarin het lichaam wordt verwarmd. dikte.

Om deze veronderstelling te testen, zullen we tegelijkertijd gelijke massa's water, paraffine en koper verwarmen op een verwarmingselement met constant vermogen.

Na dezelfde tijd is de temperatuur van koper ongeveer 10 keer en paraffine ongeveer 2 keer hoger dan de temperatuur van water.

Maar koper heeft een hogere dichtheid en paraffine heeft een lagere dichtheid dan water.

De ervaring leert dat de hoeveelheid die de snelheid van temperatuurverandering karakteriseert van de stoffen waaruit de lichamen die betrokken zijn bij de warmte-uitwisseling zijn gemaakt, niet de dichtheid is. Deze hoeveelheid wordt de soortelijke warmtecapaciteit van een stof genoemd en wordt aangegeven met de letter c.

Een speciaal apparaat wordt gebruikt om de soortelijke warmtecapaciteiten van verschillende stoffen te vergelijken. Het apparaat bestaat uit rekken waarin een dunne paraffineplaat en een strook met staafjes er doorheen zijn bevestigd. Aan de uiteinden van de stangen zijn cilinders van aluminium, staal en messing met gelijke massa bevestigd.

Laten we de cilinders tot dezelfde temperatuur verwarmen door ze onder te dompelen in een vat met water dat op een hete kachel staat. We bevestigen de hete cilinders aan de rekken en maken ze los van de bevestiging. De cilinders raken tegelijkertijd de paraffineplaat en beginnen, door de paraffine te smelten, erin te zinken. De diepte van onderdompeling van cilinders met dezelfde massa in een paraffineplaat, wanneer hun temperatuur met dezelfde hoeveelheid verandert, blijkt anders te zijn.

De ervaring leert dat de soortelijke warmtecapaciteiten van aluminium, staal en messing verschillend zijn.

Nadat we passende experimenten hebben uitgevoerd met het smelten van vaste stoffen, de verdamping van vloeistoffen en de verbranding van brandstof, verkrijgen we de volgende kwantitatieve afhankelijkheden.

Om eenheden van specifieke hoeveelheden te verkrijgen, moeten ze worden uitgedrukt uit de overeenkomstige formules en in de resulterende uitdrukkingen vervangen door eenheden van warmte - 1 J, massa - 1 kg, en voor soortelijke warmtecapaciteit - 1 K.

We krijgen de volgende eenheden: soortelijke warmtecapaciteit – 1 J/kg·K, andere soortelijke warmtes: 1 J/kg.