Удельная теплоемкость металла равна
Металлообработка и работы с металлом
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.
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 |
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 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).
Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов
Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов
В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.
Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.
По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.
Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов
Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град).
Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.
Коэффициенты теплопроводности сплавов
В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС.
Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.
Удельное сопротивление и температурный коэффициент расширения (КТР) металлической проволоки (при 18ºС)
В таблице указаны значения удельного электрического сопротивления и КТР металлической проволоки, выполненной из различных металлов и сплавов.
Материал проволоки: алюминий, вольфрам, железо, золото, латунь, манганин, медь, никель, константан, нихром, олово, платина, свинец, серебро, цинк.
Как видно из таблицы, нихромовая проволока имеет высокое удельное электрическое сопротивление и успешно применяется в качестве спиралей накаливания нагревательных элементов множества бытовых и промышленных устройств.
Удельная теплоемкость цветных сплавов
В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град).
Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.
Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.
Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов
Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС.
Размерность теплоемкости кал/(г·град).
Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.
Плотность сплавов
Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре.
Приведены следующие сплавы: бронза, оловянистая, фосфористая, дюралюминий, инвар, константан, латунь, магналиум, манганин, монель — металл, платино — иридиевый сплав, сплав Вуда, сталь катаная, литая.
ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны! Плотность сплавов в таблице указана в степени 10 -3 . Не забудьте умножить на 1000!
Например, плотность катанной стали изменяется в пределах от 7850 до 8000 кг/м 3 .
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.
· Обновлено 12 июля 2022
Ждём вас 8 октября в 13:00. Вместе с педагогами, психологами и другими экспертами в образовании и воспитании ответим на главные вопросы мам и пап.
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.
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
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:
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 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
Q — количество теплоты [Дж]
c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]
tконечная — конечная температура [˚C]
tначальная — начальная температура [˚C]
Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:
Удельная теплоемкость вещества
c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]
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
Q — количество теплоты [Дж]
c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]
tконечная — конечная температура [˚C]
tначальная — начальная температура [˚C]
Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!
Пошаговый гайд от Екатерины Мурашовой о том, как перестать делать уроки за ребёнка и выстроить здоровые отношения с учёбой.
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.
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).
Читайте также: