Эта тема изучается в школе, начиная с 8 класса. Если вкратце, определение термина звучит так: удельная (массовая) теплоёмкость — это соотношение теплоёмкости вещества (или однородного по структуре тела) и его массы. Эта величина показывает, сколько нужно теплоты, чтобы изменить температуру определенной порции материала на какую-нибудь единицу. Обычно это 1 кг и 1 градус по Цельсию.

А теперь давайте академическим языком

Перед тем как ответить на вопрос, что в физике по-научному называют удельной теплоёмкостью вещества, предлагаем для начала разобрать на атомы сам термин, точное понимание которого понадобится вам в 8-9 классах, особенно на контрольных.

Что такое удельная теплоёмкость

Теплоёмкость (Т.) — это количество теплоты, которое тело поглощает или выделяет в результате нагревания или охлаждения на 1 Кельвин. Если точнее, это физическая величина, которая отражает отношение количества теплоты, поглощенного или выделенного термодинамической системой при незначительном изменении ее температуры, к величине этого самого изменения.

На заметку: чем больше вес тела, тем больше нужно и теплоты для его нагревания, то есть Т. прямо пропорциональна количеству вещества (в молях или массе), которое это тело содержит. Поэтому удобнее использовать термин удельная теплоёмкость (УТ) — теплоёмкость единицы массы тела.

Удельной величиной называют соотношение величины, в которой мы измеряем порцию материи, к массе этой порции (обычно весом в 1 кг). Например, удельная плотность — это соотношение массы измеряемого предмета или субстанции ко всему объему, который они занимают.
Совместим эти два понятия и получим смысл искомого термина.
Таким образом, удельная теплоёмкость (УТ) — это теплоёмкость заданной порции вещества, другими словами, отношение теплоёмкости к массе. Это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо единичной массе вещества (например, 1 кг), чтобы его температура выросла или упала на единицу (1 Кельвин или 1 °C). По сути, УТ — это коэффициент пропорциональности между этими величинами.

Чем обычная теплоёмкость отличается от удельной

Обычная Т. — это о количестве теплоты, необходимом всему предмету для поднятия его температуры на единицу (например, градус). Удельная же теплоёмкость показывает, сколько тепла или энергии требуется единице массы (например, 1 кг), чтобы нагреться на единицу температуры.

Это интересно: термин «теплоёмкость» появился более 200 лет назад, в XVIII веке, когда ученые трактовали физические явления и процессы иначе. Раньше тепло считали материей, способной проникать в предметы. И чем больше теплорода (это официальный термин тех времен, не удивляйтесь) попадало в предмет, тем больше он нагревался. То есть нагревающиеся и остывающие вещи рассматривались как емкость для материи теплорода, отсюда и такой термин.

От чего зависит удельная теплоёмкость

Если еще проще, УТ — это характеристика материала, описывающая его способность к нагреванию. И у разных веществ и материй она, естественно, отличается, как и если замерять ее для одной субстанции, но при разных температурных режимах. Почему?
Потому что УТ зависит от:

  • расположения и характера движения молекул в веществе и его агрегатного состояния;
  • термодинамических параметров и того, как они могут изменяться (давление, объем и т.д.)

Масло и вода в одинаковом объеме и условиях требуют разного количества тепла для изменения температуры — за одно и то же время 1 килограмм масла нагреется намного сильнее. Потому что тип и строение субстанции влияют на то, как она поглощает энергию извне и меняет свои характеристики.
Удельная теплоёмкость воды будет разной при 20 °C и 100 °C, а лед и пар имеют вообще отдельные показатели. Чтобы разогреть 1 килограмм льда на 1 °C, нужно в два раза меньше тепла (2 100 Дж), чем для аналогичного подогрева килограмма воды — 4 200 Дж. Для сравнения: 1 килограмму цинка понадобится всего 400 Дж. То есть УТ зависит и от типа субстанции, и от ее агрегатного состояния.

Интересно: наличие крупных водоемов (морей, озер и океанов) сильно влияет на климат в регионе именно из-за того, что для подогрева воды нужно много энергии и остывает водная гладь тоже медленно. Да-да, всему виной ее высокое значение УТ.

Единицы измерения и формулы

Измеряется удельная теплоёмкость в Международной системе единиц (СИ) в джоулях на килограмм-кельвин Дж/(кг·К). Обычно для измерений берут 1 кг и меняют температуру на 1 Дж/К (Джоуль на кельвин) или 1 °C. Иногда УТ исчисляют и внесистемными ед., например, в калориях/(кг·°C) и т. д. Обозначается УТ буквой с (С) в «чистом» виде или с различными индексами, а формула ее расчета выглядит так:

Что такое удельная теплоёмкость
Можно записывать ее и в таком виде: Cp = Q/mΔT

Как эти знания применять на уроках в классе

На уроках физики в 8-9 классах этот термин и формулы пригодятся вам при решении задач. А в жизни эти данные используют при проектировании электроприборов, обогревателей, электрических цепей и т.д.
Помните, мы говорили о разнице УТ для разных материалов, взятых при отличающихся температурных диапазонах? Чтобы не запутаться, для удобства вычислений существуют таблицы с уже просчитанной экспериментально УТ для некоторых материалов:

Что такое удельная теплоёмкость
Таблица удельной теплоёмкости

Примеры применения полученных знаний и использования таблицы УТ

Если УТ серебра составляет 240  Дж/(кг·°С), это означает, что 1 килограмм серебра при подогреве или охлаждении на 1 °С поглощает или выделяет количество теплоты в 240 джоулей:

  • чтобы нагреть 1 килограмм серебра на 1 °С, нам понадобится количество тепла в 240 джоулей;
  • а при охлаждении 1 кг серебра на 1 °С выделится 240 джоулей.

Как быть, если нужно найти вес, скажем, медного кувшина, Т. которого составляет 800 Дж/°С? Напомним, теплоёмкость тел обозначается значком с*, формула:

Что такое удельная теплоёмкость
Формула теплоемкости

Ищем УТ меди в таблице, находим — она составляет 400 Дж/кг·°С. Значит, наш медный кувшин весит 2 кг. Все просто. 🙂

Надеемся, с помощью нашей статьи вы разобрались с обозначением удельной теплоёмкости и теперь сможете без проблем определять ее на уроках в классе и при выполнении домашних заданий.