Калькулятор удельной теплоёмкости

Что такое удельная теплоёмкость?

Удельная теплоёмкость — это свойство вещества, показывающее, сколько энергии требуется, чтобы повысить температуру одного килограмма этого вещества на один кельвин (или, что то же самое, на один градус Цельсия). Например, у воды высокая удельная теплоёмкость около 4186 Дж/(кг·К), поэтому она нагревается и остывает медленно по сравнению с металлами.

Этот калькулятор использует основное уравнение теплоты $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$ и позволяет найти любую из четырёх величин: количество теплоты $Q$, массу $m$, удельную теплоёмкость $c$ или изменение температуры $\Delta T$.

Как работает калькулятор?

Выберите в меню «Рассчитать», что вы хотите найти, и введите три известных значения. Внутри калькулятор всегда работает в единицах СИ: энергия в джоулях (Дж), масса в килограммах (кг), удельная теплоёмкость в Дж/(кг·К) и изменение температуры в кельвинах (К). Изменение на 1 К в точности равно изменению на 1 °C, поэтому $\Delta T$ можно вводить как разность температур в кельвинах или в градусах Цельсия.

При нахождении массы, удельной теплоёмкости или изменения температуры калькулятор делит на остальные величины, поэтому он не возвращает результат, если какой-либо делитель равен нулю.

Формула

Количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества, равно:

Где:

• $Q$ — подведённое или отведённое количество теплоты, в джоулях (Дж),
• $m$ — масса вещества, в килограммах (кг),
• $c$ — удельная теплоёмкость, в Дж/(кг·К),
• $\Delta T$ — изменение температуры, в кельвинах (К).

Преобразовав уравнение, можно найти любую неизвестную:

Решённые примеры

Пример 1: Нагрев воды

Нагреем 2 кг воды ($c = 4186 \, \text{J/(kg·K)}$) на 10 К. Требуемое количество теплоты:

Итак, требуется 83720 джоулей.

Пример 2: Нахождение массы

Предположим, что 83720 Дж теплоты повысили температуру некоторого количества воды ($c = 4186 \, \text{J/(kg·K)}$) на 10 К. Масса равна:

Образец имел массу 2 кг, что подтверждает первый пример.

Практические замечания

• Значения удельной теплоёмкости зависят от температуры и агрегатного состояния; в справочниках они обычно приводятся вблизи комнатной температуры.
• Формула предполагает отсутствие фазового перехода (нет плавления или кипения). Переход через границу фазы требует скрытой теплоты, которую этот калькулятор не учитывает.
• Отрицательное $\Delta T$ (охлаждение) даёт отрицательное $Q$, что означает, что теплота отводится от вещества.

Если вы изучаете газы, вам также могут пригодиться наш калькулятор плотности воздуха и калькулятор закона Бойля.