Список тематических статей

Удельная теплоемкость

Понятие и общие сведения

Удельная теплоёмкость – это физическая величина,равная количеству теплоты, нужному для нагрева одного килограмма вещества на один градус Кельвина или Цельсия. Точно эту же меру теплоты килограмм вещества выделяет в окружающую среду при охлаждении на один градус.

В международной системе Си принято, что удельная теплоёмкость имеет обозначение в виде латинской буквы С, а единицей измерения принят Дж/кг*°С или Дж/кг*К. Нужно помнить, что теплоемкость любого материала сильно зависит от окружающей температуры.

Величина удельной теплоёмкости каждого материала находится экспериментальным путем. Согласно закону сохранения энергии, количество выделенной или поглощенной теплоты равняется изменению внутренней энергии. Исходя из этого можно сделать вывод, что значение удельной теплоёмкости иллюстрирует изменение внутренней энергии одного килограмма вещества, нагретого или охлажденного на один градус Цельсия. Исходя из приведенной ниже таблицы теплоемкостей, внутренняя энергия одного килограмм аполивинилхлорида после нагрева его на один градус вырастает на 880 Дж, а в случае охлаждения – снижается на эту же величину.

Применение

Известно, что в среднем жидкости обладают довольно большой удельной теплоёмкость, особенно вода. Этот факт положен в основу современных систем отопления, где жидкости, а чаще всего именно вода используется как теплоноситель, то есть вещество для аккумулирования и переноса теплоты.

Рис.1. Принципиальная схема отопления помещения

Удельная теплоемкость металлов, напротив, невысока, а среди них наименьшим значением обладает золото.

Часто необходимо найти сколько теплоты (обозначается буквой Q) необходимо для нагрева какого-либо предмета, имеющего определенную массу (m) и изначальную температуруt(1) до другой температуры t(2). Это значение вычисляется как произведение удельной теплоёмкости предмета, его массы и разности указанных температур. Для такого вычисления применяют формулу вида:

Q=c*m*(t(2) — t(1))

Так же точно рассчитывается и объем теплоты, выделяющийся в случае охлаждения данного тела. Единственная разница заключается в том, что в формуле t(2) становится изначальной температурой, а t(1) – конечным значением температуры.

Теплоемкость полимеров

В индустрии полимеров такой показатель, как удельная теплоемкость, является важным, но не критическим параметром. В той или иной степени это значение может определять режимы переработки конкретного полимера. Также оно важно при эксплуатации пластмассового изделия и, следовательно, для подбора полимерного материала для изделий. Значения теплоемкостей полимеров также получают экспериментально. Однако, попытки расчетного ее определения на базе химического строения макромолекулы с тем или иным успехом также имели место быть неоднократно.

Ниже приведены значения удельных теплоемкостей для основных полимеров в Дж/кг*C.

- отвержденные эпоксидные олигомеры – 1110,

- полиэтилен – 1550,

- полиамид-6 – 1310,

- полиэтилентерефталат – 1030,

- полиметилметакрилат – 270,

- поликарбонат – 1100,

- полистирол – 1110,

- резина на основе природного или искусственного каучука – 1800,

- политетрафторэтилен – 970,

- поливинилхлорид – 880.

Зависимость удельной теплоемкости полимерных материалов от температуры обладает своими особенностями. Важным фактом является различие в теплоемкостях аморфных и кристаллических полимеров и пластических масс. Так у аморфных полимерных материалов этот показатель обычно более высокий, чем у кристаллических и тем более сильно закристаллизованных.