Удельная теплоемкость водных растворов

Учителю физики и ученикам – Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость водных растворов

Приветствую Вас, Гость · RSS15.05.2019, 15:30

Удельная теплоемкость

Теплоемкость — это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус.

Теплоемкость тела обозначается заглавной латинской буквой С.

От чего зависит теплоемкость тела? Прежде всего, от его массы. Ясно, что для нагрева, напри­мер, 1 килограмма воды потребуется больше тепла, чем для нагрева 200 граммов.

А от рода вещества? Проделаем опыт. Возьмем два одинаковых сосуда и, налив в один из них воду массой 400 г, а в другой — растительное масло массой 400 г, начнем их нагревать с помощью одинаковых горелок.

Наблюдая за показаниями термометров, мы увидим, что масло нагревается быстрее. Чтобы нагреть воду и масло до одной и той же температуры, воду следует нагревать доль­ше.

Но чем дольше мы нагреваем воду, тем большее количество теплоты она получает от горелки.

Таким образом, для нагревания одной и той же массы разных веществ до одинаковой темпе­ратуры требуется разное количество теплоты. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела и, следовательно, его теплоемкость зависят от рода вещества, из которого состоит это тело.

Так, например, чтобы увеличить на 1 °С температуру воды массой 1 кг, требуется количество теплоты, равное 4200 Дж, а для нагревания на 1 °С такой же массы подсолнечного масла необхо­димо количество теплоты, равное 1700 Дж.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для нагревания 1 кг вещества на 1 °С, называется удельной теплоемкостью этого вещества.

У каждого вещества своя удельная теплоемкость, которая обозначается латинской буквой с и измеряется в джоулях на килограмм-градус (Дж/(кг·K)).

Удельная теплоемкость одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном) различна. Например, удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг·K), а удельная теплоемкость льда Дж/(кг·K); алюминий в твердом состоянии имеет удельную теплоемкость, равную 920 Дж/(кг·K), а в жидком — Дж/(кг·K).

Заметим, что вода имеет очень большую удельную теплоемкость. Поэтому вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из воздуха большое количество тепла. Благодаря этому в тех местах, которые расположены вблизи больших водоемов, лето не бывает таким жарким, как в местах, удаленных от воды.

Удельная теплоемкость  твердых веществ

В таблице приведены средние значения удельной теплоемкости веществ в интервале температур от 0 до 10°С(если не указана другая температура)

ВеществоУдельная теплоемкость, кДж/(кг·K)
Азот твердый(при t=-250°С)0,46
Бетон(при t=20°С)0,88
Бумага(при t=20°С)1,50
Воздух твердый(при t=-193°С)2,0
Графит0,75
Дерево дуб2,40
Дерево сосна, ель2,70
Каменная соль0,92
Камень0,84
Кирпич(при t=0°С)0,88

при нормальном атмосферном давлении

ВеществоТемпература ,°CУдельная теплоемкость,к Дж/(кг·K)
Бензин (Б-70)202,05
Вода1-1004,19
Глицерин0-1002,43
Керосин0-1002,09
Масло машинное0-1001,67
Масло подсолнечное201,76
Мед202,43
Молоко203,94
Нефть0-1001,67-2,09
Ртуть0-3000,138
Спирт202,47
Эфир183,34

Вещество Температура ,°C Удельная теплоемкость,к Дж/(кг·K)
Алюминий0-2000,92
Вольфрам0-16000,15
Железо0-1000,46
Железо0-5000,54
Золото0-5000,13
Иридий0-10000,15
Магний0-5001,10
Медь0-5000,40
Никель0-3000,50
Олово0-2000,23
Платина0-5000,14
Свинец0-3000,14
Серебро0-5000,25
Сталь50-3000,50
Цинк0-3000,40
Чугун0-2000,54

ВеществоТемпература ,°CУдельная теплоемкость,к Дж/(кг·K)
Азот-200,42,01
Алюминий660-10001,09
Водород-257,47,41
Воздух-193,01,97
Гелий-269,04,19
Золото1065-13000,14
Кислород-200,31,63
Натрий1001,34
Олово2500,25
Свинец3270,16
Серебро960-13000,29

при нормальном атмосферном давлении

Вещество Температура ,°C Удельная теплоемкость,к Дж/(кг·K)
Азот0-2001,0
Водород0-20014,2
Водяной пар100-5002,0
Воздух0-4001,0
Гелий0-6005,2
Кислород20-4400,92
Оксид углерода(II)26-2001,0
Оксид углерода(IV)0-6001,0
Пары спирта40-1001,2
Хлор13-2000,50

Вернуться

Молярные массы некоторых элементов и веществ

Удельная теплоемкость водных растворов

Химическая формулаМ, г/моль(кг/кмоль)Химическая формулаМ, г/моль(кг/кмоль)Химическая формулаМ, г/моль(кг/кмоль)
Н2CNOFNaMgAlSiPSClKCaVCr21214161823242728313235,539405152FeMnCuH2OР2О5С2Н5ОНСН3ОНKClNaClНNО3H2SO4Na2SО4NaNО3Na4Fe(CN)6К2SО4КMnO456556418142463284,558,5639814285304174158CuSO4CuSO4  5Н2ОСа(ОН)2Н3РО4Na4P2O7Са3(РО4)2SiCl4Fe2О3FeSO4FeSO4 7Н2ОFeS21602507498266310170160152278120

Таблица2

Удельная теплоемкость с [кДж/(кг  к)] газов и паров

ВеществоТемпература, С
0100400800
12345
Азот1,0381,0431,0931,187
Азота оксид0,950,9781,0551,135
Аммиак2,052,2072,7383,4
Ацетилен1,6331,88092,3172,655
Ацетон1,2561,5372,236
Водород14,19414,44514,57115,115
Водяной пар1,8591,8932,0642,345
Воздух1,0051,011,0681,156
Кислород0,9170,9341,0261,101
Метан2,1652,4493,5304,648
Серы диоксид0,6070,6620,7830,850
Углерода диоксид0,8160,9131,1101,228

Окончаниетабл. 2

12345
Углерода оксид1,0381,0471,1051,193
Хлор0,8580,9881,0381,063
Хлороводород0,80000,8000,8210,879
Этанол1,3401,6872,613

Таблица3

Удельная теплоемкость с [кДж/(кг  к)] жидкостей и водных растворов

ВеществоТемпература, С
2060100
Азотная кислота (50%-ная)2,8472,9733,098
Аммиачная вода (25%-ная)4,3134,4384,606
Ацетон2,1772,3032,445
Вода4,1834,1864,229
Гидроксид натрия50%-ный30%-ный10%-ный3,2373,5173,7683,2113,6223,8443,1953,6393,869
Метанол (100%-ный)2,5672,7632,964
Олеум (20%-ный)1,4241,5411,658
Серная кислота98%-ная75%-ная60%-ная1,4571,9392,2821,572,0732,4491,6832,2072,617
Соляная кислота2,472,8053,182
Уксусная кислота100%-ная50%-ная1,9943,0982,2073,1822,4243,308
Этанол100%-ный40%-ный2,4833,5172,9643,6853,5133,936

Таблица 4

Основные термодинамические константы некоторых неорганических веществ в стандартных условиях

ВеществоН298,кДж/мольG298,кДж/мольS298,Дж/(моль  К)
С005,75
СО (г)110,5137,27197
СО2 (г)393,51394,38213,6
С2Н2 (г)226,75209,2200,8
С2Н4 (г)52,2868,12219,4
СН4 (г)74,8550,79186,19
С2Н6 (г)84,6732,80229,5
СН3ОН (ж)238,7166,31126,7
С2Н5ОН (ж)227,6174,77160,7
СН3СООН (ж)484,9392,46159,8
СuS (т)48,548,9566,5
Fe (т)0027,15
FeO (т)263,68244,3558,79
FeCl2 (т)341,0302,08119,66
Fe2O3 (т)821,32740,9989,96
FeS2 (т)177,2
Н2 (г)00130,6
Н2О (г)241,84228,8188,74
Н2О (ж)285,84237,569,96
N2 (г)00191,5
N2O (г)81,55103,6220,0
NO2 (г)33,8951,84240,45
N2O4 (г)9,3798,28304,3
NH3 (г)46,1916,64192,5
HNO3 (ж)173,079,91156,16
NH4OH (ж)366,69263,8179,9
O200205,03
P (т) (красн.)18,4113,8122,8
H3PO4 (ж)1271,941147,25200,83
S (т) (ромб.)0031,88
SO2 (г)296,9300,37348,1
SO3 (г)395,2370,37256,23
H2S (г)20,1533,02205,64
H2SO4 (ж)811,3742,0156,9
SiO2 (т)859,3803,7542,00

Окончаниетабл. 4

ВеществоН298,кДж/мольG298,кДж/мольS298,Дж/(моль  К)
TiO2 (рутил)943,49881,850,32
MgO (т)601,70569,4426,94
CaO (т)535,09605,5539,75
Са3(РО4)2 (т)4122,32240,768
Al2O3 (-корунд)1675,71582,450,91
HCl (г)92,30795,286186,799
KCl (т)436,68408,7882,55
KBr (т)392,17378,7895,86
MgCl2 (т)641,62592,1289,63
Mg(OH)2 (т)924,7833,963,2
Na2CO3 (т)1130,371048,09138,78
K2CO3 (т)1150,21064,4155,52
СаСО3 (т) (кальцит)1205,8592,796
MgCO3 (т)1112,941029,3565,7
MgSO4 (т)1261,771147,5091,38
CuSO4 (т)769,12105,754
K2SO4 (т) 1432,07175,56

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2

Удельная теплоемкость водных растворов

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры и концентрации соли: удельная теплоемкость раствора, теплопроводность, вязкость водных растворов, их температуропроводность и число Прандтля. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 9,4 до 29,9 %. Температура, при которой приведены свойства определяется содержанием соли в растворе и находится в диапазоне от -55 до 20°С.

Водный раствор хлорида кальция CaCl2 может не замерзать до температуры минус 55°С. Для достижения этого эффекта концентрация соли в растворе должна быть 29,9%, а его плотность составит величину 1286 кг/м3.

При увеличении концентрации соли в растворе увеличивается не только его плотность, но и такие теплофизические свойства, как динамическая и кинематическая вязкость водных растворов, а также число Прандтля.

Например, динамическая вязкость раствора CaCl2 с концентрацией соли 9,4 % при температуре 20°С равна 0,001236 Па·с, а при увеличении концентрации хлорида кальция в растворе до 30%  его динамическая вязкость увеличивается до значения 0,003511 Па·с.

Следует отметить, что на вязкость водных растворов этой соли наиболее сильное влияние оказывает температура. При охлаждении раствора хлорида кальция с 20 до -55°С его динамическая вязкость может увеличиться в 18 раз, а кинематическая — в 25 раз.

Даны следующие теплофизические свойства раствора CaCl2:

  • плотность раствора, кг/м3;
  • температура замерзания °С;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость водных растворов, Па·с;
  • кинематическая вязкость раствора, м2/с;
  • коэффициент температуропроводности, м2/с;
  • число Прандтля.

Плотность раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице указаны значения плотности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе от 15 до 30 % при температуре от -30 до 15°С. Плотность водного раствора хлористого кальция увеличивается при снижении температуры раствора и увеличением в нем концентрации соли.

Теплопроводность раствора CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 % при температуре от -20 до 0°С. По мере роста концентрации соли в растворе его теплопроводность снижается.

Теплоемкость раствора CaCl2 при 0°С

В таблице представлены значения массовой теплоемкости раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при 0°С. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 %. Следует отметить, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl2

В таблице приведена температура замерзания растворов солей хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации соли. Концентрация соли в растворе от 0,1 до 37,3 %. Температура замерзания солевого раствора определяется концентрацией соли в растворе и для хлорида натрия NaCl может достигать значения минус 21,2°С для эвтектического раствора.

Необходимо отметить, что раствор хлористого натрия может не замерзать до температуры минус 21,2°С, а раствор хлористого кальция не замерзает при температуре до минус 55°С.

Плотность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице представлены значения плотности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация соли NaCl в растворе от 10 до 25 %. Значения плотности раствора указаны при температуре от -15 до 15°С.

Теплопроводность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице даны значения теплопроводности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре от -15 до 0°С. По данным таблицы видно, что теплопроводность водного раствора хлорида натрия снижается по мере роста концентрации соли в растворе.

Удельная теплоемкость раствора NaCl при 0°С

В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости водного раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при 0°С. Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 %. По данным таблицы видно, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Теплофизические свойства раствора NaCl

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого натрия NaCl в зависимости от температуры и концентрации соли. Концентрация хлорида натрия NaCl в растворе от 7 до 23,1 %. Необходимо отметить, что при охлаждении водного раствора хлорида натрия его удельная теплоемкость меняется слабо, теплопроводность снижается, а значение вязкости раствора увеличивается.

Даны следующие теплофизические свойства раствора NaCl:

  • плотность раствора, кг/м3;
  • температура замерзания °С;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость раствора, Па·с;
  • кинематическая вязкость раствора, м2/с;
  • коэффициент температуропроводности, м2/с;
  • число Прандтля.

Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации при 15°С

В таблице представлены значения плотности растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации.

 Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре раствора 15°С. Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе находится в диапазоне от 0,1 до 37,3 % при его температуре 15°С.

Плотность растворов хлорида натрия и кальция растет при увеличении содержания в нем соли.

Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2

В таблице даны значения среднего коэффициента объемного расширения водных растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации и температуры. Коэффициент объемного расширения раствора соли NaCl указан при температуре от -20 до 20°С.

Коэффициент объемного расширения раствора хлорида CaCl2 представлен при температуре от -30 до 20°С.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.