Какова удельная теплоемкость металла
Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.
Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°C требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °C, то потребуется всего \(400\) Дж.
Удельная теплоёмкость вещества — ф изическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1~°C\).
\([c]=1\frac\).
По таблице удельной теплоёмкости твёрдых веществ находим, что удельная теплоёмкость алюминия составляет \(c(Al)=920 \frac<Дж>\). Поэтому при охлаждении \(1\) килограмма алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)) выделяется \(920\) джоулей энергии. Столько же необходимо для нагревания \(1\) килограмма на алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)).
Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры. И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.
Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).
Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании (рис. 1 ).
В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты. Данное явление оказывает на климат данного региона. Летом здесь нет изнуряющей жары, а зимой — лютых морозов.
Высокая удельная теплоёмкость воды нашла широкое применение в различных областях: от медицинских грелок до систем отопления и охлаждения.
Не задумывались ли вы, почему воду используют при тушении пожаров? Из-за большой теплоемкости. При соприкосновении с горящим предметом вода забирает у него большое количество теплоты. Оно значительно больше, чем при использовании такого же количества любой другой жидкости.
Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.
Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.
Удельная теплоемкость металлов при различных температурах
Представлена таблица значений массовой удельной теплоемкости металлов при различных температурах и постоянном давлении. Теплоемкость металлов в таблице указана при отрицательных и положительных температурах (от -253 до 3422°С). Определить удельную теплоемкость металла можно как величину, численно равную количеству теплоты, которое необходимо подвести к единице массы металла для увеличения его температуры на один градус.
Какова удельная теплоемкость металла? При средних и высоких температурах абсолютные значения и температурные зависимости удельной теплоемкости металлов различаются достаточно сильно. Так, при комнатных температурах наибольшей удельной теплоемкостью отличается литий — она равна 3390 Дж/(кг·град) при температуре 20°С. Также к металлам с высокой теплоемкостью при средних (до 350°С) температурах можно отнести такие металлы, как магний, алюминий, бериллий, натрий, плутоний.
Наименьшим значением теплоемкости обладают металлы с высокой атомной массой, например торий и уран. Удельная теплоемкость этих металлов равна, соответственно 113 и 116 Дж/(кг·град). Несмотря на столь большой диапазон изменения этой величины, имеют место некоторые схожие значения, наиболее хорошо прослеживающиеся для металлов одной подгруппы, что является следствием периодической системы Менделеева.
Следует отметить, что при низких отрицательных температурах металлы также имеют широкий диапазон значений теплоемкости. Например, при температуре -173°С по данным таблицы минимальной теплоемкостью обладает вольфрам. Теплоемкость вольфрама при этой температуре равна всего 87 Дж/(кг·град). Металлом с самой высокой теплоемкостью при отрицательных температурах является все тот же литий, имеющий низкую атомную массу.
| Металл | Температура,°С | Удельная теплоемкость, Дж/(кг·град) |
|---|---|---|
| Алюминий Al | -173…27…127…327…527…661…727…1127…1327 | 483…904…951…1037…1154…1177…1177…1177…1177 |
| Барий Ba | -173…27…127…327…527…729…927…1327 | 177…206…249…290…316…300…292…278 |
| Бериллий Be | -173…27…127…327…527…727…927…1127…1287…1327 | 203…1833…2179…2559…2825…3060…3281…3497…3329…3329 |
| Ванадий V | 27…127…327…527…727…927…1127…1527…1947 | 484…503…531…557…585…617…655…744…895 |
| Висмут Bi | 27…127…272…327…527…727 | 122…127…146…141…135…131 |
| Вольфрам W | -173…27…127…327…727…1127…1527…2127…2527…3127…3422 | 87…132…136…141…148…157…166…189…208…245…245 |
| Гадолиний Gd | 27…127…327…527…727…1127…1312 | 236…179…185…196…207…235…179 |
| Галлий Ga | -173…27…30…127…327…527…727 | 266…384…410…394…382…378…376 |
| Гафний Hf | 27…127…327…527…727…927…1127…1527…2127…2233 | 144…147…156…165…169…183…192…211…202…247 |
| Гольмий Ho | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…1470…1527 | 165…169…172…176…193…218…251…292…266…266 |
| Диспрозий Dy | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…1409…1527 | 173…172…174…188…210…230…274…296…307…307 |
| Европий Eu | 27…127…327…527…727…826…1127 | 179…184…200…217…250…251…251 |
| Железо Fe | -173…27…127…327…527…727…1127…1327…1537 | 216…450…490…572…678…990…639…670…830 |
| Золото Au | 27…127…327…527…727…927…1105…1127 | 129…131…135…140…145…155…170…166 |
| Индий In | -223…-173…27…127…157…327…527…727 | 162…203…235…250…256…245…240…237 |
| Иридий Ir | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…2127…2450 | 130…133…138…144…153…161…168…176…206…218 |
| Иттербий Yb | 27…127…427…527…727…820…927 | 155…159…175…178…208…219…219 |
| Иттрий Y | 27…127…327…527…727…1127…1327…1522 | 298…305…321…338…355…389…406…477 |
| Кадмий Cd | 27…127…321…327…527 | 231…242…265…265…265 |
| Калий K | -173…-53…0…20…63…100…300…500…700 | 631…690…730…760…846…817…775…766…775 |
| Кальций Ca | -173…27…127…327…527…727…842…1127 | 500…647…670…758…843…991…774…774 |
| Кобальт Co | 27…127…327…527…727…1127…1327…1497…1727 | 421…451…504…551…628…800…650…688…688 |
| Лантан La | 27…127…327…527…727…920 | 195…197…200…218…238…236 |
| Литий Li | -187…20…100…300…500…800 | 2269…3390…3789…4237…4421…4572 |
| Лютеций Lu | 27…127…327…527…727…1127…1327…1650 | 153…153…156…163…173…207…229…274 |
| Магний Mg | -173…27…127…327…527…650…727…1127 | 648…1025…1070…1157…1240…1410…1391…1330 |
| Марганец Mn | -173…27…127…327…527…727…1127…1246…1327 | 271…478…517…581…622…685…789…838…838 |
| Медь Cu | 27…127…327…527…727…927…1085…1327 | 385…398…417…433…451…481…514…514 |
| Молибден Mo | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…2127…2623 | 250…262…276…285…294…320…337…357…379…434…418 |
| Мышьяк As | -253…-233…-193…-123…-23…127…327…727 | 15…75…175…275…314…339…354…383 |
| Натрий Na | -173…-53…-13…20…100…300…500…700 | 977..1180…1200…1221…1385…1280…1270…1275 |
| Неодим Nd | 27…127…327…527…727…927…1024…1127 | 190…200…223…253…291…309…338…338 |
| Нептуний Np | 127 | 147 |
| Никель Ni | -173…-50…20…100…300…500…800…1000…1300…1455 | 423…442…457…470…502…530…565…580…586…735 |
| Ниобий Nb | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…2127…2477 | 263…274…285…293…301…322…335…350…366…404…450 |
| Олово Sn | -173…27…127…232…327…527…727 | 187…229…244…248…242…236…235 |
| Осмий Os | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1927 | 130…132…136…140…144…152…156…160…164…168 |
| Палладий Pd | 27…127…327…527…727…927…1127…1527 | 244…249…256…264…277…291…306…343 |
| Платина Pt | 27…127…327…527…727…1127…1527…1772 | 133…136…141…147…152…163…174…178 |
| Плутоний Pu | 27…127…327…527…727 | 134…586…1500…2430…3340 |
| Празеодим Pr | 27…127…327…527…727…935 | 184…202…224…253…287…305 |
| Радий Ra | 950 | 136 |
| Рений Re | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…1527…1927 | 136…139…145…151…157…163…168…174…180…192 |
| Родий Rh | 27…127…327…527…727…1127…1327…1727 | 243…253…273…293…311…342…355…376 |
| Ртуть Hg | -223…-173…-73…-39…27…127…227…327 | 99…121…136…141…139…137…136…135 |
| Рубидий Rb | -173…-73…20…40…127…327…527…727 | 299…321…356…364…361…356…359…368 |
| Рутений Ru | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1927…2334 | 238…241…251…265…278…306…325…346…367…389…414 |
| Самарий Sm | 27…127…327…527…727…1078…1227 | 197…221…272…293…300…313…334 |
| Свинец Pb | -223…-173…-73..27…127…227…328…527…727 | 103…117…123…128…133…138…146…143…140 |
| Серебро Ag | 27…127…327…527…727…962…1127 | 235…239…250…256…277…310…310 |
| Скандий Sc | 27…127…327…527…727…1127…1541…1627 | 568…586…611…647…694…815…978…978 |
| Стронций Sr | -173…27…127…327…527…768…1127 | 268…306…314…343…377…411…411 |
| Сурьма Sb | -223…-173…27…127…327…527…630…927 | 100…163…209…213…224…234…275…275 |
| Таллий Tl | -173…27…127…303…727 | 120…129…134…149…141 |
| Тантал Ta | 27…127…327…527…727…1127…1527…2127…2327…2727…3022 | 140…144…150…154…157…160…162…177…187…219…243 |
| Тербий Tb | 27…127…327…527…727…1127…1357 | 182…179…189…207…226…272…292 |
| Технеций Tc | 27…127…327…527…727…1127…1327…2127…2200 | 210…211…225…256…290…324…318…297…290 |
| Титан Ti | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1671…1727 | 531…556…605…637…647…664…729…800…989…989 |
| Торий Th | -173…27…127…327…527…727…1127…1327…1750…1927 | 98…113…117…124…132…140…155…163…198…198 |
| Тулий Tm | 27…127…327…527…727…1127…1327…1545 | 159…161…163…175…186…204…213…244 |
| Уран U | -173…27…127…327…527…727…842…1127 1135…1327…1927 | 93…116…125…146…175…178…161…161…201…203…209 |
| Хром Cr | 25…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1907 | 453…482…517…558…614…764…849…936…1020…962 |
| Цезий Cs | -173…27…29…127…327…527…727 | 194…244…246…241…226…219…225 |
| Церий Ce | 27…127…327…527…727…804…927 | 292…202…228…246…268…269…269 |
| Цинк Zn | 27…127…327…420…527…727 | 389…403…436…480…480…480 |
| Цирконий Zr | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1860 | 279…295…321…345…367…325…341…360…381…467 |
| Эрбий Er | 27…127…327…527…727…1127…1327…1505 | 168…169…174…181…192…220…238…231 |
Зависимость удельной теплоемкости металлов от температуры различна. Наиболее сильную зависимость теплоемкости от температуры имеют плутоний и бериллий. Для многих металлов увеличение температуры приводит к постоянному росту их теплоемкости. У других металлов теплоемкость при нагревании увеличивается, а при достижении температуры плавления снижается или остается практически постоянной. Удельная теплоемкость металлов в жидком (расплавленном) состоянии практически не меняется.
Металлы в таблице расположены в алфавитном порядке, величина теплоемкости соответствует указанным температурам, допускается интерполяция значений. Например, удельную теплоемкость алюминия при температуре 90°С можно определить по таблице следующим образом: 904+(951-904)/(127-27)*90=946,3 Дж/(кг·град).
Удельная теплоемкость стали
В сводной таблице представлена удельная теплоемкость стали распространенных марок: углеродистых, низко- и высоколегированных сталей, а также чугуна при различной температуре.
Приведены значения средней удельной теплоемкости низколегированных сталей, углеродистых сталей при различных температурах, указана теплоемкость высоколегированных сталей с особыми свойствами в зависимости от температуры.
По данным таблицы видно, что значение удельной теплоемкости стали с ростом температуры увеличивается. Следует отметить, что теплоемкость стали при комнатной температуре находится в диапазоне от 440 до 550 Дж/(кг·град); удельная теплоемкость стали в таблице представлена в интервале температуры от 20 до 1000°С.
| Марка стали | Температура, °С | Теплоемкость стали, Дж/(кг·град) |
|---|---|---|
| 02Х17Н11М2 | 20…400…600…800 | 470…560…610…650 |
| 02Х22Н5АМ3 | 20…100…200…300…400 | 480…500…530…550…590 |
| 03Х24Н6АМ3 (ЗИ130) | 20…100…200…300…400 | 480…500…530…550…570 |
| 05ХН46МВБЧ (ДИ65) | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 445…465…480…490…500…510…515…520 |
| 06Х12Н3Д | 100…200…300…400 | 523…544…577…594 |
| 07Х16Н6 (Х16Н6, ЭП288) | 100…200…300…400…500…600…700 | 440…500…550…590…630…670…710 |
| 08 | 100…200…400…600 | 465…477…510…565 |
| 08кп | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 482…498…514…533…555…584…626…695…695 |
| 08Х13 (0Х13, ЭИ496) | 20 | 462 |
| 08Х14МФ | 20…100…200…300…400…500…600 | 460…473…502…540…574…682…754 |
| 08Х17Т (0Х17Т, ЭИ645) | 20 | 462 |
| 08Х17Н13М2Т (0Х17Н13М2Т) | 20 | 504 |
| 08Х18Н10 (0Х18Н10) | 20 | 504 |
| 08Х18Н10Т (0Х18Н10Т, ЭИ914) | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 461…494…515…536…549…561…574…595 |
| 08ГДНФЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 483…500…517…529…554…571…613…697…693 |
| 09Х14Н19В2БР1 (ЭИ726) | 20 | 502 |
| 015Х18М2Б-ВИ (ЭП882-ВИ) | 100…200…300…400 | 473…519…578…636 |
| 1Х14Н14В2М (ЭИ257) | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 461…486…515…536…544…557…590…624 |
| 4Х5МФ1С (ЭП572) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 431…477…519…565…620…703…888…766…749 |
| 10 | 100…200…400…600 | 465…477…510…565 |
| 10кп | 100…200…400…600 | 466…479…512…567 |
| 10Х12Н3М2ФА(Ш) (10Х12Н3М2ФА-А(Ш)) | 100…200…300…400…500 | 510…538…562…588…627 |
| 10Х13Н3М1Л | 20 | 495 |
| 10Х17Н13М2Т (Х17Н13М2Т, ЭИ448) | 20 | 504 |
| 10Х17Н13М3Т (Х17Н13М3Т, ЭИ432) | 20 | 504 |
| 10Х18Н9Л | 100 | 504 |
| 10ГН2МФА, 10ГН2МФА-ВД, 10ГН2МФА-Ш | 100…200…300…400 | 469…553…599…628 |
| 12МХ | 20…200…300…400…500…600…700 | 498…519…569…595…653…733…888 |
| 12X1МФ (ЭИ575) | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 507…597…607…643…695…783…934…1025 |
| 12Х13 (1Х13) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 473…487…506…527…554…586…636…657…666 |
| 12Х13Г12АС2Н2 (ДИ50) | 100…200…300…400…500…600…700 | 523…559…602…613…648…668…690 |
| 12Х18Н9 (Х18Н9) | 20 | 504 |
| 12Х18Н9Т (Х18Н9Т) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 469…486…498…511…519…528…532…544…548 |
| 12Х18Н12Т (Х18Н12Т) | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 461…494…515…540…548…561…574…595 |
| 14Х17Н2 (1Х17Н2, ЭИ268) | 20 | 462 |
| 15 | 100…200…400…500 | 469…481…523…569 |
| 15Г | 100…300…500 | 496…538…592 |
| 15К | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
| 15кп | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 465…486…515…532…565…586…620…691 |
| 15Л | 100…200…400…600 | 469…477…515…570 |
| 15Х2НМФА-А, 15Х2НМФА-А класс 1 | 100…200…300…400 | 490…515…540…569 |
| 15Х11МФБЛ (1Х11МФБЛ, Х11ЛА) | 100…200…300…400…500…600 | 494…528…574…641…741…867 |
| 15Х25Т (Х25Т, ЭИ439) | 20 | 462 |
| 15ХМ | 100 | 486 |
| 17Х18Н9 | 20 | 504 |
| 18Х11МНФБ (2Х11МНФБ, ЭП291) | 100…200…300…400…500…600 | 490…540…590…666…766…900 |
| 18ХГТ | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 495…508…525…537…567…588…626…705 |
| 20 | 100…200…400…500 | 469…481…536…569 |
| 20Г | 100…200…400…500 | 469…481…536…569 |
| 20ГСЛ | 100…200…400…500 | 469…482…536…569 |
| 20К | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
| 20Л | 100…200…400…600 | 469…481…536…570 |
| 20кп | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 486…498…514…533…555…584…636…703…695 |
| 20ХМЛ | 100…200…300…400…500 | 498…572…588…612…660 |
| 20ХМФЛ | 100…200…300…400…500…600 | 498…574…590…615…666…741 |
| 20Х3МВФ (ЭИ415, ЭИ579) | 100…200…300…400…500…600 | 502…561…611…657…716…754 |
| 20Х23Н13 (Х23Н13, ЭИ319) | 20 | 538 |
| 20Х23Н18 (Х23Н18, ЭИ417) | 20 | 538 |
| 20ХН3А | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 494…507…523…536…565…586…624…703 |
| 22К | 100…200…400…500 | 469…481…519…569 |
| 25 | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
| 25Л | 100…200…400…600 | 469…481…519…570 |
| 25Х1МФ | 20 | 461 |
| 25Х2М1Ф (ЭИ723) | 100…200…300…400…500…600 | 536…574…607…632…674…733 |
| 25ХГСА | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 496…504…512…533…554…584…622…693 |
| 30 | 100…200…300…400…500 | 469…481…544…523…762 |
| 30Г | 100…200…300…400…500 | 469…481…544…599…762 |
| 30Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…570 |
| 30Х13 (3Х13) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 473…486…504…525…532…586…641…679…691 |
| 30ХГТ | 100…200…300…400…500…600…700…800 | 495…508…525…537…567…588…626…705 |
| 30Х | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 482…496…513…532…555…583…620…703…687…678 |
| 30ХН2МФА (30ХН2МВА) | 20…100…200…300…400 | 466…508…529…567…588 |
| 30ХН3А | 100…200…300…400…500…600… 700…800…900…1000 | 494…504…518…536…558…587… 657…703…695…687 |
| 33ХС | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 466…508…529…563…599…622…634…664 |
| 35 | 100…200…400…500 | 469…482…524…570 |
| 35Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…574 |
| 35ХГСЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 496…504…512…533…554…584…622…693…689 |
| 35ХМЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 479…500…512…529…550…580…617…689…685 |
| 36Х18Н25С2 (4Х18Н25С2, ЭЯ3С) | 20 | 515 |
| 40 | 100…200…300…400…600 | 469…481…519…523…574 |
| 40Г | 100…200…400…600 | 486…481…490…574 |
| 40Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…574 |
| 40Х10С2М (4Х10С2М, ЭИ107) | 300…400…500 | 532…561…586 |
| 40Х13 (4Х13) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 452…477…502…528…553…578…620…666…691 |
| 40ХЛ | 100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 491…508…525…538…569…588…626…701…689 |
| 45 | 100…200…400…500 | 469…482…524…574 |
| 45Г2 | 100…200 | 444…427 |
| 45Л | 100…200…400…600 | 469…481…523…569 |
| 45Х14Н14В2М (ЭИ69) | 300…400…500…600 | 507…511…523…528 |
| 50 | 300…400…500 | 561…641…787 |
| 50Г | 20…100…200…300…400…500…600…700 | 487…500…517…533…559…584…609…676 |
| 50Л | 100…200…400…600 | 478…511…511…569 |
| 55 | 100…200…400…500 | 477…486…523…569 |
| 60 | 100…200…400…600 | 481…486…528…565 |
| ХН35ВТ (ЭИ612) | 100…200…300…400…500…600 | 511…544…569…590…595…595 |
| ХН64ВМКЮТЛ (ЗМИ3) | 20…100…200…300…400…500…600… 700…800…900…1000 | 430…450…470…490…515…540…565… 590…625…650…1008 |
| ХН65ВКМБЮТЛ (ЭИ539ЛМУ) | 20…100…200…300…400…500…600… 700…800…900…1000 | 424…436…480…493…505…518…548… 596…650…692…710 |
| ХН65ВМТЮЛ (ЭИ893Л) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800 | 425…430…440…470…500…510…550…615…650 |
| ХН65КМВЮТЛ (ЖС6К) | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 380…400…420…445…470…485…515…560…610…660 |
| ХН70БДТ (ЭК59) | 100…200…300…400 | 450…475…500…505 |
| ХН70КВМЮТЛ (ЦНК17П) | 20 | 440 |
| ХН80ТБЮА (ЭИ607А) | 100…200…300…400…500…600 | 494…547…607…678…749…829 |
| Х15Н60-Н | 20 | 460 |
| Х20Н80-Н | 20 | 460 |
| Х23Ю5Т | 20…800 | 480…750 |
| Х27Ю5Т | 20…800 | 500…690 |
| А12 | 100…300…400…600 | 469…477…515…569 |
| Р6М5 | 100…200…300…400…500…600…700 | 440…470…500…550…580…670…900 |
| Р18 | 100…200…300…400…500…600…700 | 420…450…470…510…550…610…690 |
| У8, У8А | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 477…511…528…548…565…594…624…724…724…703 |
| У12, У12А | 20…100…200…300…400…500…600…700…800…900 | 469…503…519…536…553…720…611…712…703…699 |
Средняя удельная теплоемкость высоколегированных сталей
В таблице даны значения массовой удельной теплоемкости высоколегированных сталей с особыми свойствами таких, как сталь Г13 и сталь Р18.
Теплоемкость сталей Г13 и Р18 приведена в размерности кДж/(кг·град) при температурах 50…1300°С.
Средняя удельная теплоемкость сталей низколегированных
В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости низколегированных сталей. Даны значения теплоемкости для следующих марок стали: сталь 30Х, 30Н3, 30ХН3, 30Г2, 50С2Г. Удельная теплоемкость сталей в таблице выражена в кДж/(кг·град) и указана в зависимости от температуры — в интервале от 50 до 1300°С.
Удельная теплоемкость углеродистых сталей и чугуна при различной температуре
В таблице приведены значения удельной (массовой) теплоемкости следующих углеродистых сталей и чугуна: сталь 08, ст.20, ст.35, ст.У8, сталь листовая электротехническая, чугун белый, чугун СЧ10. Теплоемкость представлена в таблице в интервале температуры от 80 до 1573 К в размерности кДж/(кг·град) .
Удельная теплоемкость легированных сталей при различной температуре
В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости стали следующих марок: сталь 15Л, 25Л, 45Л, 55Л, 13Н2ХА, Р18, 11Р3АМ3Ф2, Р6М5, 4Х13, 1Х12В2МФ, Х5М, 30ХМ, 30ХМА, 30ХГС, 30ХГСА, 1Х11МФ, 1Х12ВИМФ, 25Х2МФА, ХН35ВТ (ЭИ612, ЭИ612К), Х17Н13М2Т (ЭИ448), Х16Н25М6 (ЭИ395), Х22Н26, ВЖ100, ШХ15. Массовая теплоемкость легированных сталей в таблице выражена в кДж/(кг·град) в зависимости от температуры — в интервале от 300 до 1400К.
Средняя удельная теплоемкость углеродистых сталей
В таблице представлены значения массовой теплоемкости железа и следующих углеродистых сталей: сталь 08КП, ст. 08, сталь 20, 40, сталь У8, У8′, у12. Массовая удельная теплоемкость углеродистых сталей в таблице дана в размерности кДж/(кг·град) в интервале температуры от 50 до 1300°С.
Источники:
Какова удельная теплоемкость металла
Металлообработка и работы с металлом
Следует отметить, что при низких отрицательных температурах металлы также имеют широкий диапазон значений теплоемкости. Например, при температуре -173°С по данным таблицы минимальной теплоемкостью обладает вольфрам. Теплоемкость вольфрама при этой температуре равна всего 87 Дж/(кг·град). Металлом с самой высокой теплоемкостью при отрицательных температурах является все тот же литий, имеющий низкую атомную массу.
Удельная теплоемкость металлов при различных температурах — таблица
| Металл | Температура,°С | Удельная теплоемкость, Дж/(кг·град) |
| Алюминий Al | -173…27…127…327…527…661…727…1127…1327 | 483…904…951…1037…1154…1177…1177…1177…1177 |
| Барий Ba | -173…27…127…327…527…729…927…1327 | 177…206…249…290…316…300…292…278 |
| Бериллий Be | -173…27…127…327…527…727…927…1127…1287…1327 | 203…1833…2179…2559…2825…3060…3281…3497…3329…3329 |
| Ванадий V | 27…127…327…527…727…927…1127…1527…1947 | 484…503…531…557…585…617…655…744…895 |
| Висмут Bi | 27…127…272…327…527…727 | 122…127…146…141…135…131 |
| Вольфрам W | -173…27…127…327…727…1127…1527…2127…2527…3127…3422 | 87…132…136…141…148…157…166…189…208…245…245 |
| Гадолиний Gd | 27…127…327…527…727…1127…1312 | 236…179…185…196…207…235…179 |
| Галлий Ga | -173…27…30…127…327…527…727 | 266…384…410…394…382…378…376 |
| Гафний Hf | 27…127…327…527…727…927…1127…1527…2127…2233 | 144…147…156…165…169…183…192…211…202…247 |
| Гольмий Ho | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…1470…1527 | 165…169…172…176…193…218…251…292…266…266 |
| Диспрозий Dy | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…1409…1527 | 173…172…174…188…210…230…274…296…307…307 |
| Европий Eu | 27…127…327…527…727…826…1127 | 179…184…200…217…250…251…251 |
| Железо Fe | -173…27…127…327…527…727…1127…1327…1537 | 216…450…490…572…678…990…639…670…830 |
| Золото Au | 27…127…327…527…727…927…1105…1127 | 129…131…135…140…145…155…170…166 |
| Индий In | -223…-173…27…127…157…327…527…727 | 162…203…235…250…256…245…240…237 |
| Иридий Ir | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…2127…2450 | 130…133…138…144…153…161…168…176…206…218 |
| Иттербий Yb | 27…127…427…527…727…820…927 | 155…159…175…178…208…219…219 |
| Иттрий Y | 27…127…327…527…727…1127…1327…1522 | 298…305…321…338…355…389…406…477 |
| Кадмий Cd | 27…127…321…327…527 | 231…242…265…265…265 |
| Калий K | -173…-53…0…20…63…100…300…500…700 | 631…690…730…760…846…817…775…766…775 |
| Кальций Ca | -173…27…127…327…527…727…842…1127 | 500…647…670…758…843…991…774…774 |
| Кобальт Co | 27…127…327…527…727…1127…1327…1497…1727 | 421…451…504…551…628…800…650…688…688 |
| Лантан La | 27…127…327…527…727…920 | 195…197…200…218…238…236 |
| Литий Li | -187…20…100…300…500…800 | 2269…3390…3789…4237…4421…4572 |
| Лютеций Lu | 27…127…327…527…727…1127…1327…1650 | 153…153…156…163…173…207…229…274 |
| Магний Mg | -173…27…127…327…527…650…727…1127 | 648…1025…1070…1157…1240…1410…1391…1330 |
| Марганец Mn | -173…27…127…327…527…727…1127…1246…1327 | 271…478…517…581…622…685…789…838…838 |
| Медь Cu | 27…127…327…527…727…927…1085…1327 | 385…398…417…433…451…481…514…514 |
| Молибден Mo | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…2127…2623 | 250…262…276…285…294…320…337…357…379…434…418 |
| Мышьяк As | -253…-233…-193…-123…-23…127…327…727 | 15…75…175…275…314…339…354…383 |
| Натрий Na | -173…-53…-13…20…100…300…500…700 | 977..1180…1200…1221…1385…1280…1270…1275 |
| Неодим Nd | 27…127…327…527…727…927…1024…1127 | 190…200…223…253…291…309…338…338 |
| Нептуний Np | 127 | 147 |
| Никель Ni | -173…-50…20…100…300…500…800…1000…1300…1455 | 423…442…457…470…502…530…565…580…586…735 |
| Ниобий Nb | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…2127…2477 | 263…274…285…293…301…322…335…350…366…404…450 |
| Олово Sn | -173…27…127…232…327…527…727 | 187…229…244…248…242…236…235 |
| Осмий Os | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1927 | 130…132…136…140…144…152…156…160…164…168 |
| Палладий Pd | 27…127…327…527…727…927…1127…1527 | 244…249…256…264…277…291…306…343 |
| Платина Pt | 27…127…327…527…727…1127…1527…1772 | 133…136…141…147…152…163…174…178 |
| Плутоний Pu | 27…127…327…527…727 | 134…586…1500…2430…3340 |
| Празеодим Pr | 27…127…327…527…727…935 | 184…202…224…253…287…305 |
| Радий Ra | 950 | 136 |
| Рений Re | 27…127…327…527…727…927…1127…1327…1527…1927 | 136…139…145…151…157…163…168…174…180…192 |
| Родий Rh | 27…127…327…527…727…1127…1327…1727 | 243…253…273…293…311…342…355…376 |
| Ртуть Hg | -223…-173…-73…-39…27…127…227…327 | 99…121…136…141…139…137…136…135 |
| Рубидий Rb | -173…-73…20…40…127…327…527…727 | 299…321…356…364…361…356…359…368 |
| Рутений Ru | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1927…2334 | 238…241…251…265…278…306…325…346…367…389…414 |
| Самарий Sm | 27…127…327…527…727…1078…1227 | 197…221…272…293…300…313…334 |
| Свинец Pb | -223…-173…-73..27…127…227…328…527…727 | 103…117…123…128…133…138…146…143…140 |
| Серебро Ag | 27…127…327…527…727…962…1127 | 235…239…250…256…277…310…310 |
| Скандий Sc | 27…127…327…527…727…1127…1541…1627 | 568…586…611…647…694…815…978…978 |
| Стронций Sr | -173…27…127…327…527…768…1127 | 268…306…314…343…377…411…411 |
| Сурьма Sb | -223…-173…27…127…327…527…630…927 | 100…163…209…213…224…234…275…275 |
| Таллий Tl | -173…27…127…303…727 | 120…129…134…149…141 |
| Тантал Ta | 27…127…327…527…727…1127…1527…2127…2327…2727…3022 | 140…144…150…154…157…160…162…177…187…219…243 |
| Тербий Tb | 27…127…327…527…727…1127…1357 | 182…179…189…207…226…272…292 |
| Технеций Tc | 27…127…327…527…727…1127…1327…2127…2200 | 210…211…225…256…290…324…318…297…290 |
| Титан Ti | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1671…1727 | 531…556…605…637…647…664…729…800…989…989 |
| Торий Th | -173…27…127…327…527…727…1127…1327…1750…1927 | 98…113…117…124…132…140…155…163…198…198 |
| Тулий Tm | 27…127…327…527…727…1127…1327…1545 | 159…161…163…175…186…204…213…244 |
| Уран U | -173…27…127…327…527…727…842…1127 1135…1327…1927 | 93…116…125…146…175…178…161…161…201…203…209 |
| Хром Cr | 25…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1907 | 453…482…517…558…614…764…849…936…1020…962 |
| Цезий Cs | -173…27…29…127…327…527…727 | 194…244…246…241…226…219…225 |
| Церий Ce | 27…127…327…527…727…804…927 | 292…202…228…246…268…269…269 |
| Цинк Zn | 27…127…327…420…527…727 | 389…403…436…480…480…480 |
| Цирконий Zr | 27…127…327…527…727…1127…1327…1527…1727…1860 | 279…295…321…345…367…325…341…360…381…467 |
| Эрбий Er | 27…127…327…527…727…1127…1327…1505 | 168…169…174…181…192…220…238…231 |
Удельная теплоемкость вещества
Возьмите в руки металлическое украшение с любым камнем. Камушек будет греться достаточно долго, в то время, как металл у этого же украшения нагреется значительно быстрее. У этих материалов разная теплоемкость — давайте разбираться, что это значит.
О чем эта статья:
Нагревание и охлаждение
Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.
Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.
Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.
Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.
Обнаружено новое непонятное слово — теплопередача.
Минуточку, давайте закончим с количеством теплоты.
В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:
Нагревание
Охлаждение
Q — количество теплоты [Дж]
c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]
tконечная — конечная температура [˚C]
tначальная — начальная температура [˚C]
В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.
А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.
Виды теплопередачи
Теплопередача — процесс передачи теплоты (обмена энергией).
Здесь все совсем несложно, видов всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.
Теплопроводность
Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.
Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.
Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.
Конвекция
Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.
Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.
Излучение
Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.
Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.
Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета
Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:
В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.
С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:
Удельная теплоемкость вещества
Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:
C — теплоемкость вещества [Дж/˚C]
Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же. Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:
Количество теплоты, необходимое для нагревания тела
Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!
Таблица удельных теплоемкостей
Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.
Читайте также: