Теплоёмкость тела

Что такое теплоёмкость тела

Теплоёмкость тела — это физическая величина, показывающая, сколько теплоты нужно сообщить телу, чтобы нагреть его на один градус. Её обозначают буквой C и измеряют в джоулях на градус Цельсия: Дж/°С. Не путай её с удельной теплоёмкостью: удельная теплоёмкость относится к одному килограмму вещества, а теплоёмкость тела — ко всему телу целиком.

Связь с удельной теплоёмкостью

Если известна масса тела m и удельная теплоёмкость вещества c, то теплоёмкость всего тела находят умножением:

C = c · m

Тогда количество теплоты для нагревания удобно записать короче:

Q = C · (t_2 − t_1)

Это та же формула Q = c · m · (t_2 − t_1), просто произведение c · m заменено одной величиной C.

Сравнение тел

Из таблицы видно: у двух тел из одного вещества теплоёмкость больше у того, у которого больше масса. А при одинаковой массе больше теплоёмкость у того вещества, у которого больше удельная теплоёмкость. Так, два килограмма воды имеют теплоёмкость больше, чем два килограмма меди, потому что удельная теплоёмкость воды значительно больше. Именно поэтому воду так удобно использовать для отопления и охлаждения: она запасает много теплоты при небольшом нагреве.

Разбор примера

Найдём теплоёмкость алюминиевой кастрюли массой 0,5 кг. Удельная теплоёмкость алюминия c = 920 Дж/(кг·°С).

C = c · m = 920 · 0,5 = 460 Дж/°С

Значит, чтобы нагреть эту кастрюлю на один градус, нужно 460 джоулей.

Частая ошибка: подставлять в формулу Q = C · (t_2 − t_1) ещё и массу. Масса уже «зашита» внутрь теплоёмкости тела C. Вторично умножать на массу нельзя.

Зачем нужна теплоёмкость тела

Иногда тело состоит из нескольких частей разных веществ — например, кастрюля с водой. Тогда удобно сложить теплоёмкости всех частей и получить теплоёмкость всего тела сразу. Для системы из нескольких тел теплоёмкость равна сумме теплоёмкостей:

C_общ = C_1 + C_2 + ...

После этого количество теплоты для нагрева всей системы считают по одной простой формуле, не разбираясь отдельно с каждой массой.

Тела с большой теплоёмкостью

Тело с большой теплоёмкостью медленно нагревается и медленно остывает. Поэтому большие массы воды (озёра, моря) смягчают климат: летом они забирают много теплоты, не сильно нагреваясь, а зимой медленно отдают её, согревая берега.

Кратко о главном

• Теплоёмкость тела C показывает теплоту для нагрева всего тела на один градус.
• Она связана с удельной теплоёмкостью: C = c · m.
• Количество теплоты: Q = C · (t_2 − t_1).
• Единица измерения — Дж/°С.

См. также: что такое калориметр и как он работает.