Wenn Sie draußen am Strand sind, haben Sie bemerkt, dass das Wasser kalt ist, während der Sand heiß ist! Die Sonne ist dort gleich, warum dann dieser Temperaturunterschied? Darüber haben Sie sicher schon einmal nachgedacht! Die Temperatur eines festen und flüssigen Elements steigt an, wenn wir ihm Wärme zuführen. Wenn wir zwei verschiedenen Arten von Festkörpern die gleiche Wärmemenge zuführen, kann der Temperaturanstieg in beiden Festkörpern unterschiedlich sein. Je nach Beschaffenheit des Festkörpers ist der Temperaturanstieg bei den verschiedenen Arten von Festkörpern also unterschiedlich. Dieses Phänomen wird als spezifische Wärmekapazität bezeichnet.
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Definition
In anderen Worten ist die spezifische Wärme eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit die Wärmemenge, die die Temperatur einer Masseneinheit des Festkörpers um 1° C anhebt. Wir symbolisieren sie als C. In S.I.-Einheiten ist sie die Wärmemenge, die die Temperatur von 1 kg Feststoff oder Flüssigkeit um 1 K erhöht.
Ihre Einheit wird im S.I.-System immer als J kg-1 K-1 und CGS als cal g-1 C-1 angegeben. Wenn die Wärmemenge ∆Q erforderlich ist, um die Temperatur der Masse M um ∆T zu erhöhen, dann ist die Formel für die spezifische Wärme gegeben durch:
Weitere Themen unter Thermische Eigenschaften der Materie
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C= ∆Q/m*∆T oder ∆Q=m C ∆T.
Molare spezifische Wärme
Die molare spezifische Wärme eines Feststoffs oder einer Flüssigkeit ist die Wärme, die man aufbringt, um die Temperatur von einem Mol Feststoff oder einer Flüssigkeit um 1K oder 1° C zu erhöhen. Wir stellen sie als C dar. Ihre Einheit ist J mol-1K-1. Um also die Temperatur von µ Molen Feststoff um ∆T zu erhöhen, bräuchte man eine Wärmemenge, die ∆Q=µ C ∆T.
Die molare spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ist nichts anderes als die Wärmemenge, die man aufbringen muss, um die Temperatur von einem Gramm Molekül des Stoffes um ein Grad Celsius zu erhöhen. Sie wird mit C bezeichnet. Die spezifische Wärme von Wasser wird mit 1 angenommen. Das liegt daran, dass wir die Einheit der Wärme (Kalorie) mit Hilfe von Wasser definiert haben.
Spezifische Wärme bei konstantem Druck oder Volumen
- Das Volumen eines Festkörpers bleibt konstant, wenn er über einen kleinen Temperaturbereich erhitzt wird. Dies wird als spezifische Wärme bei konstantem Volumen bezeichnet. Sie wird mit CV bezeichnet.
- Der Druck eines Festkörpers bleibt konstant, wenn er über einen kleinen Temperaturbereich erwärmt wird. Dies ist bekannt als spezifische Wärme bei konstantem Druck, die als CP bezeichnet werden kann.
Das Verhalten von Gas bei Wärmezufuhr, die Druck- und Volumenänderung bei Temperatur und die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur für 1gm Gas um 1°C zu erhöhen, hängt von der Art der Erwärmung des Gases ab. Man kann verschiedene Werte für P und V verwenden, um das Gas zu erwärmen.
Daher besitzt die spezifische Wärme unendliche Werte. Die spezifische Wärme des Gases ist nicht konstant, wenn man nicht eine konstante Wärmemenge zuführt. Man muss also die spezifische Wärme bei konstantem Volumen oder Druck haben. Für ein ideales Gas,
CP – CV = nR
wobei C P die Wärmekapazität bei konstantem Druck, C V die Wärmekapazität bei konstantem Volumen, n die Stoffmenge und R=8.3144598(48) J mol-1 K und ist die molare Gaskonstante.
Anwendungen
- Die zum Kochen verwendeten Utensilien verwenden ein Material mit geringer spezifischer Wärme. Sie können ihre Böden schnell erhitzen. Das liegt daran, dass sie polierte Böden aus Aluminium oder Kupfer haben. Der Griff dieser Utensilien ist aus einem Material mit hoher spezifischer Wärme, um die Hitze zu halten und unsere Hände zu schonen.
- Insulatoren verwenden Materialien mit hoher spezifischer Wärme. Zum Beispiel Holz. Häuser aus Holz sind nützlicher in Hochtemperatur- oder Niedrigtemperaturgebieten.
- Durch die hohe spezifische Wärme von Wasser, in Schwimmbädern, ist das Wasser im Vergleich zur Außentemperatur kühl.
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Frage für Sie
Q. Geben Sie die Definition der molaren spezifischen Wärme an.
Ans: Für einen Feststoff oder eine Flüssigkeit ist es die Wärme, die wir benötigen, um die Temperatur von einem Mol Feststoff oder Flüssigkeit um 1K oder 1° C zu erhöhen.