Toplotni kapacitet i specifična toplota

Šta je toplota?

Toplota je energija u tranziciji – energija koja prelazi sa jednog tela na drugo. Kada se menja unutrašnja energija tela, energija koja „menja vlasnika“ naziva se toplota. Označavamo je sa:

$\Delta Q$

Merna jedinica za toplotu je džul (J), isto kao i za svaku drugu vrstu energije.

Kako toplota prelazi?

Toplota uvek prelazi sa tela na višoj temperaturi na telo koje je na nižoj temperaturi. Ovo je drugi zakon termodinamike. Prenos toplote traje sve dok se temperature tela ne izjednače. Tada kažemo da su tela u termodinamičkoj ravnoteži.

Da li sva tela zahtevaju istu količinu toplote za isto zagrevanje?

Ne! Dva tela iste mase na istoj temperaturi ne zahtevaju istu količinu toplote da bi se zagrejala za 1°C. To zavisi od supstanci od kojih su napravljena. Neka tela mogu da „uskladište“ više toplotne energije pre nego što im poraste temperatura.

Ova osobina tela naziva se toplotni kapacitet.

Toplotni kapacitet (C)

Definicija:
Toplotni kapacitet je količina toplote koju treba dodati telu da se njegova temperatura poveća za 1°C (ili 1K).

Označava se slovom:

$C$

Merna jedinica:

$\text{J/K}$

Specifični toplotni kapacitet (c)

Za čiste supstance definišemo precizniju veličinu – specifični toplotni kapacitet ili specifičnu toplotu.

Definicija:
To je količina toplote koju treba dodati 1 kg supstance da se njena temperatura poveća za 1°C.

Označava se slovom:

$c$

Merna jedinica:

$\text{J/(kg·K)}$

Razlika između C i c

• Toplotni kapacitet (C) – odnosi se na celo telo (ne znamo tačan sastav).
• Specifična toplota (c) – odnosi se na određenu supstancu.

Tabela specifičnih toplotnih kapaciteta

Formula za izračunavanje toplote

Ako telo ima masu $m$, specifičnu toplotu $c$, a temperatura se promeni za $\Delta t$, potrebna količina toplote je:

$\Delta Q = c \cdot m \cdot \Delta t$

Primer zadatka

Koliko toplote treba dodati 5 kg vode da joj temperatura poraste za 4°C?

Podaci:

• $c = 4186 ,\text{J/(kg·K)}$
• $m = 5 ,\text{kg}$
• $\Delta t = 4 ,\text{K}$

Računamo:

$\Delta Q = 4186 \cdot 5 \cdot 4 = 83,720 ,\text{J} = 83,72 ,\text{kJ}$

Ako znamo toplotni kapacitet tela

Ako je poznat toplotni kapacitet tela $C$, formula je još jednostavnija:

$\Delta Q = C \cdot \Delta t$